[发明专利]一种用于积冰粘附力测量的小型垂直回流冰风洞实验装置

权利要求书

1.一种用于积冰粘附力测量的小型垂直回流冰风洞实验装置，其特征在于包括：

雾化喷嘴系统，

实验旋转梁部分，

低温环境箱部分，

垂直回流小风洞系统，

其中：

雾化喷嘴系统包括：

一个空气雾化喷嘴(105)，

气路部分，其包括：

空气压缩机(101)，用于制取高压空气，

空气净化器(102)，用于除去高压空气中的杂质，

空气调节器(103)来调节空气净化器(102)输出的高压空气的压力，

流量调节阀门(104)，用于把空气调节器(103)输出的高压空气输送至空气雾化喷嘴(105)的气路接口，

水路部分，其包括：

一个水泵(109)，用于把水输送至液态过滤器(108)，

所述液态过滤器(108)，用于除去来自水泵(109)的水中的杂质，

液体调节器(107)，用于控制所述液态过滤器(108)输出的水的压力，

液体流量调节阀门(106)，用于调节液体调节器(107)输出的水的流量并把水输送至空气雾化喷嘴(105)的水路接口，

实验旋转梁部分包括：

实验台(201)，其被固定在实验梁(202)上端，

所述实验梁(202)，其全部被置于低温环境箱内，

实验梁固定件(203)，其与实验梁(202)的下端连接，

电机(205)，

联轴器(204)，其中实验梁固定件(203)通过联轴器(204)与电机(205)相连，

变频器(206)，用于与电机(205)配合使用，通过改变变频器(206)的频率来调节电机(205)的转速，从而实现对实验梁(202)转速的控制，

低温环境箱部分包括：

作为主体的不锈钢箱体(301)，不锈钢箱体(301)的内表面贴有保温棉(302)，用于保持环境温度，

设置在不锈钢箱体(301)内部的多个翅片式换热器(303)，

设置在不锈钢箱体(301)之外的冷却水循环机(306)，其通过硅胶软管(307)与所述多个翅片式换热器(303)连接，

垂直回流小风洞系统包括：动力段、第一扩压段、导流段、收缩段、实验段、第二扩压段，其中：

动力段包括安装在其拐角处的离心式风机(401)，用于为实验提供一定量的稳定气流，

导流段包括直流段(405)和第一拐角段(404)、第二拐角段(406)、第三拐角段(411)，用于改变气流在流动过程中的方向，

收缩段(408)用于起到气流增速的作用，

实验段(409)为用于进行实验的部分，

实验段(409)包括一个断口，用于把实验梁(202)放置在实验段(409)内，以进行积冰模拟和/或粘附力大小测量，

垂直回流小风洞系统内的气流流动过程包括：离心式风机(401)出口处的气流在经过第一软连接部分(402)和第一扩压段(403)后减速，然后经过第一拐角段(404)和第二拐角段(406)和直流段(405)，使得气流方向转变，之后气流在稳定段(407)内进行整流，然后经过收缩段(408)增速进入实验段，气流与安装在实验段(409)处的空气雾化喷嘴(105)上形成的喷雾一起撞击在实验台(201)的表面从而形成积冰，再通过离心式方法测量积冰与实验台(201)表面之间的粘附力，气流在经过实验段(409)后再次经过第二扩压段(410)而被减速，然后流经第三拐角段(411)和第二软连接部分(412)，到达离心式风机(401)的进口处，形成一个整体的垂直回流循环风洞系统。

2.根据权利要求1所述的用于积冰粘附力测量的小型垂直回流冰风洞实验装置，其特征在于：

空气雾化喷嘴(105)产生的喷雾液滴直径与雾化喷嘴流量成正相关，流量越大，产生液滴直径也越大，

空气雾化喷嘴(105)在2.8bar下喷雾液滴的体积中位数直径为15～200微米。

3.根据权利要求1所述的用于积冰粘附力测量的小型垂直回流冰风洞实验装置，其特征在于：

收缩段(408)选用维式曲线，以保证气流流场的稳定性。

4.根据权利要求1所述的用于积冰粘附力测量的小型垂直回流冰风洞实验装置，其特征在于：

实验段(409)的所述断口的高度为75mm，

变频器(206)的转速可调范围为0～8000rpm。