【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风洞试验，尤其涉及一种结冰风洞试验系统。
技术介绍
1、目前冰风洞试验大多采用较为传统的方式，将冰块磨成粉状，之后再加入到风洞当中，该方法目前面临着两个问题：一是通过研磨方式获得的冰颗粒粒径大小不一，很多情况下研磨出的冰颗粒不能很好的满足实验要求，实验件容易出现冻结现象，会对实验件造成损伤；二是制备条件受到约束，实验前都需将冰块进行研磨才能进行实验，因此需要对实验所用冰块进行制备与储存。
2、因此，提供一种可实现随用随制、冰颗粒粒径尺寸可控的结冰风洞试验系统，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术公开了一种结冰风洞试验系统，以解决相关技术中用于冰风洞试验的冰颗粒粒径大小不一、且需要对冰块进行储存和研磨的技术问题。
2、为了解决上述问题，本专利技术采用下述技术方案：
3、本专利技术的结冰风洞试验系统，包括风洞本体，所述风洞本体具有风洞入口和风洞出口，气流经所述风洞入口进入后，从所述风洞出口流出；所述结冰风洞试验系统还包括冰颗粒制备组件，所述冰颗粒制备组件位于所述风洞本体内，所述冰颗粒制备组件包括进气通道、进液通道、雾化器和拉瓦尔喷管，所述进气通道的入口与进气装置连通，所述进液通道的入口与进水装置连通，所述进气通道的出口和所述进液通道的出口还与所述雾化器的入口连通，所述雾化器的出口还与所述拉瓦尔喷管的入口连通，并且所述拉瓦尔喷管的出口与所述风洞入口之间的距离满足：l=d/5~d/2，l为所述拉瓦尔喷管的出口
4、根据一个可选的实施方式，所述的结冰风洞试验系统还包括整流网，所述整流网位于所述风洞入口处，并且所述拉瓦尔喷管的出口与所述风洞入口之间的距离为：所述拉瓦尔喷管的出口与所述整流网之间的距离。
5、根据一个可选的实施方式，当所述风洞本体为圆柱状时，所述风洞本体的内径为d/5~d/3；或者当所述风洞本体为长方体时，所述风洞本体的高度和宽度均为d/5~d/3。
6、根据一个可选的实施方式，所述冰颗粒制备组件还包括进气段，所述进气段位于所述进气通道的出口和所述进液通道的出口与所述拉瓦尔喷管的入口之间，并且所述雾化器位于所述进气段的入口处，所述进气段与所述拉瓦尔喷管之间为可拆卸连接。
7、根据一个可选的实施方式，当所述进气段为圆柱状时，所述进气段的内径为d/40~d/12，所述进气段的轴向长度大于或等于d/12；或者当所述进气段为长方体时，所述进气段的高度和宽度均为d/40~d/12，所述进气段的轴向长度大于或等于d/12。
8、根据一个可选的实施方式，所述冰颗粒制备组件还包括压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和所述温度传感器位于所述进气段处。
9、根据一个可选的实施方式，所述的结冰风洞试验系统还包括测量组件，所述测量组件位于所述拉瓦尔喷管的出口和所述风洞出口之间，并且所述测量组件用于测量所述风洞本体截面上的冰颗粒的粒径。
10、根据一个可选的实施方式，所述测量组件包括粒度仪、分束器和接收器，所述粒度仪和所述分束器靠近所述风洞本体的第一侧壁，所述接收器靠近所述风洞本体的第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁相对设置；并且所述分束器位于所述粒度仪发出光线的传播路径上，所述分束器用于将所述粒度仪发出的激光分散成多束，所述接收器用于接收所述分束器分散的多束光线。
11、根据一个可选的实施方式，所述分束器的长度与所述风洞本体的高度相当；和/或所述分束器与所述粒度仪间隔设置，并且所述分束器与所述粒度仪之间的距离为1~3cm。
12、根据一个可选的实施方式，所述测量组件还包括多个机械快门，所述机械快门的数量与经所述分束器分散的光线束相同，所述机械快门位于各光线束的传播路径上，并且多个所述机械快门按顺序开启。
13、本专利技术采用的技术方案能够达到以下有益效果：
14、第一方面，本专利技术的结冰风洞试验系统，在风洞本体内设有冰颗粒制备组件，冰颗粒制备组件包括进气通道、进液通道、雾化器和拉瓦尔喷管，进气通道用于供空气进入，进液通道用于供水进入，在气流作用下，水可形成水雾，而后雾化器可对进一步对水进行雾化，水雾进入拉瓦尔喷管后，由于拉瓦尔喷管本身的结构特性，使得通过拉瓦尔喷管的气流的速度因喷截面积的变化而变化，具体的，气流从亚音速到音速，直至加速至超音速，加速过程中，气体流速升高时，气体的静温会下降，利用这部分温差可对水雾进行降温冷却，从而完成冰晶的制备过程。另外，所制备的冰颗粒均是由雾化器喷出的微小液滴凝结而来，通过调节雾化器雾化压力可喷出不同粒径范围的液滴，以此可制备不同粒径的冰颗粒，实现了冰颗粒粒径的可控性。
15、即本专利技术的结冰风洞试验系统，可实现冰颗粒的随制随用，免去了对冰块的制备与储存过程，同时冰颗粒粒径可控，解决了相关技术中用于冰风洞试验的冰颗粒粒径大小不一、且需要对冰块进行储存和研磨的技术问题。
16、第二方面，本专利技术的结冰风洞试验系统，拉瓦尔喷管的出口与风洞入口之间的距离满足：l=d/5~d/2，拉瓦尔喷管出口处所在的位置距离风洞入口一定距离，此处气流经过一定距离的流动后趋于稳定，从而可使得经拉瓦尔喷管喷出的冰颗粒均匀分布于风洞内，进而有助于模拟真实结冰环境，提高试验的准确性，还可避免冰颗粒分布不均匀，导致风洞本体内局部区域过冷或过热，影响试验条件的问题。
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1.一种结冰风洞试验系统，其特征在于，包括风洞本体（100），所述风洞本体（100）具有风洞入口（110）和风洞出口（120），气流经所述风洞入口（110）进入后，从所述风洞出口（120）流出；
2.根据权利要求1所述的结冰风洞试验系统，其特征在于，还包括整流网（300），所述整流网（300）位于所述风洞入口（110）处。
3.根据权利要求2所述的结冰风洞试验系统，其特征在于，当所述风洞本体（100）为圆柱状时，所述风洞本体（100）的内径为D/5~D/3；
4.根据权利要求3所述的结冰风洞试验系统，其特征在于，所述冰颗粒制备组件（200）还包括进气段（250），所述进气段（250）位于所述进气通道（210）的出口和所述进液通道（220）的出口与所述拉瓦尔喷管（240）的入口之间，并且所述雾化器（230）位于所述进气段（250）的入口处，所述进气段（250）与所述拉瓦尔喷管（240）之间为可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的结冰风洞试验系统，其特征在于，当所述进气段（250）为圆柱状时，所述进气段（250）的内径为D/40~D/1
6.根据权利要求4所述的结冰风洞试验系统，其特征在于，所述冰颗粒制备组件（200）还包括压力传感器（260）和温度传感器（270），所述压力传感器（260）和所述温度传感器（270）位于所述进气段（250）处。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的结冰风洞试验系统，其特征在于，还包括测量组件（400），所述测量组件（400）位于所述拉瓦尔喷管（240）的出口和所述风洞出口（120）之间，并且所述测量组件（400）用于测量所述风洞本体（100）截面上的冰颗粒的粒径。
8.根据权利要求7所述的结冰风洞试验系统，其特征在于，所述测量组件（400）包括粒度仪（410）、分束器（420）和接收器（430），
9.根据权利要求8所述的结冰风洞试验系统，其特征在于，所述分束器（420）的长度与所述风洞本体（100）的高度相当；和/或，
10.根据权利要求8所述的结冰风洞试验系统，其特征在于，所述测量组件（400）还包括多个机械快门（440），所述机械快门（440）的数量与经所述分束器（420）分散的光线束相同，所述机械快门（440）位于各光线束的传播路径上，并且多个所述机械快门（440）按顺序开启。
...【技术特征摘要】
1.一种结冰风洞试验系统，其特征在于，包括风洞本体（100），所述风洞本体（100）具有风洞入口（110）和风洞出口（120），气流经所述风洞入口（110）进入后，从所述风洞出口（120）流出；
2.根据权利要求1所述的结冰风洞试验系统，其特征在于，还包括整流网（300），所述整流网（300）位于所述风洞入口（110）处。
3.根据权利要求2所述的结冰风洞试验系统，其特征在于，当所述风洞本体（100）为圆柱状时，所述风洞本体（100）的内径为d/5~d/3；
4.根据权利要求3所述的结冰风洞试验系统，其特征在于，所述冰颗粒制备组件（200）还包括进气段（250），所述进气段（250）位于所述进气通道（210）的出口和所述进液通道（220）的出口与所述拉瓦尔喷管（240）的入口之间，并且所述雾化器（230）位于所述进气段（250）的入口处，所述进气段（250）与所述拉瓦尔喷管（240）之间为可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的结冰风洞试验系统，其特征在于，当所述进气段（250）为圆柱状时，所述进气段（250）的内径为d/40~d/12，所述进气段（250）的轴向长度大于或等于d/12；
...【专利技术属性】
技术研发人员：王艳华，张顺，周莹，王萌，王忠义，陈小虎，万雷，武万强，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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