[发明专利]一种微型水滴发生器

说明书

技术领域

本发明涉及应用于航空航天领域的冰风洞实验中的水滴发生器，具体来说就是在研究水滴撞击行为的冰风洞实验中用于产生微型水滴的水滴发生器。

背景技术

云层中，液态水滴的大小极为不一致，可由几个微米的云滴到几百个微米的雨滴构成。大气中过冷水滴的存在，是飞机结冰的最重要因素。我们通常研究的水滴是直径不大于40微米的小水滴，这也是主要引起飞机结冰的水滴直径范围。过冷大水滴与小水滴的不同之处在于过冷大水滴在运动过程中会出现变形、破碎，在撞击机翼时还会出现飞溅与反弹现象，因此过冷大水滴的结冰机理较为复杂。

冰风洞是进行防、除冰实验研究的风洞，是研究飞机飞行时飞机迎风表面和某些仪表、机外传感器部分的结冰形态、结冰容限及其防、除冰技术的特殊风洞。获得所要求直径的水滴是冰风洞实验中研究过冷大水滴结冰机理的关键步骤。

飞机结冰的位置、范围以及结冰量、结冰形状等严重影响飞行性能的特征参数受大气中过冷水滴与其相对运动的速度大小、水滴尺寸、温度等参数的影响；冰风洞是主要用来模拟飞机结冰的地面实验系统，冰风洞中流动的是高速冷气流，气流中直径≤40微米的过冷水滴由喷嘴雾化产生，为防止喷嘴出口冻堵，往往液态水需要加温后再由喷嘴雾化喷出。

直径≥50微米的过冷大水滴的在与周围高速过冷气体运动过程中伴随着热质交换，其大小、形状、速度及温度等参数都随之发生变化，而大水滴的动力参数和热力参数都会对最后的冰形和在机翼上结冰位置有着直接或间接地影响。目前，应用在冰风洞中的水滴发生器(喷嘴)由于一次性产生的水滴较多，且水滴直径大小不一，在水滴的运动过程中又存在发生碰撞聚合、形变等不确定因素，无法准确获取水滴在运动过程中的动力和热力参数的变化，因此，获得已知直径大小的单个或多个水滴、追踪水滴在运动过程中的参数变化，成为结冰机理实验研究的关键步骤。

发明内容

本发明的目的是提供一种微型水滴发生器，该水滴发生器通过第一压电振动器来产生单滴水滴，第二压电振动器来产生多滴水滴；该水滴发生器能够为冰风洞实验提供直径≥50微米的水滴，为研究水滴在高速运动过程中形变、破碎、温度和速度的变化以及对机翼的撞击特性等提供帮助。

本发明是一种微型水滴发生器，该水滴发生器包括有顶盖(1)、中部壳体(2)、底盖(3)、第一压电振动器(4)、第二压电振动器(5)、针头夹具(6)、针头(6A)、引水管(6B)、密封圈(7)、套筒(8)；套筒(8)为硅胶材料，密封圈(7)为聚四氟乙烯；

顶盖(1)的上表面为光整板面(11)，顶盖(1)的下表面设有外圆环(12)、内圆台(13)，外圆环(12)与内圆台(13)之间是凹槽(14)；该凹槽(14)用于放置中部壳体(2)的凸台(24)；外圆环(12)上设有C通孔(121)、圆形槽(122)；该C通孔(121)与A螺纹孔(211)同轴，且通过一螺钉实现顶盖(1)与中部壳体(2)上端的连接；该圆形槽(122)用于引水管(6B)穿过；内圆台(13)上设有D通孔(131)、E通孔(132)；D通孔(131)与E通孔(132)分别用于第一压电振动器(4)上的正电极(43)、负电极(44)穿过；

中部壳体(2)上设有上台体(21)、下台体(22)，上台体(21)与下台体(22)之间是凹槽环(23)，上台体(21)上方设有凸台(24)；中部壳体(2)的中心为锥形通道(25)、圆形通道(26)，锥形通道(25)在圆形通道(26)的上方；上台体(21)的端面上设有A螺纹孔(211)；下台体(22)的圆柱面上设有A通孔(221)，该A通孔(221)用于放置第二压电振动器(5)；凸台(24)的圆柱面上设有B通孔(241)，该B通孔(241)用于放置引水管(6B)；凸台(24)的内圆柱面上设有内圆台(242)，该内圆台(242)用于支撑第一压电振动器(4)；圆形通道(26)用于放置套筒(8)，套筒(8)的上下两端分别套装有上套圈(8A)、下套圈(8B)；锥形通道(25)和圆形通道(26)构成液体腔；

底盖(3)的上表面为光整板面(31)，底盖(3)的下方设有锥形圆台(32)，锥形圆台(32)的中心设有F通孔(321)，该F通孔(321)用于放置微形针头(6A)；底盖(3)的外缘上设有G通孔(311)；底盖(3)与中部壳体(2)的下台体(22)之间套接有聚四氟乙烯密封圈(7)；