[发明专利]一种大型结冰风洞中复杂结冰云雾MVD测量方法

说明书

本发明适用于结冰风洞结冰云雾计算领域，提供了一种大型结冰风洞中复杂结冰云雾MVD测量方法，本发明通过在典型工况下实验，标定得到热线单元液滴蒸发比与MVD间的函数关系，并利用此关系进行后续的MVD计算。本发明采用多热线单元测量液态水含量，并基于液态水含量计算热线单元液滴蒸发比，并利用热线单元液滴蒸发比与MVD的关系计算MVD值。该方法可以快速、高效实现结冰云雾中液滴体积中值直径的计算，极大地提高结冰风洞云雾测量试验效率。

技术领域

本发明涉及结冰风洞结冰云雾计算领域，尤其是涉及一种大型结冰风洞中复杂结冰云雾MVD测量方法。

背景技术

当飞机在云层中飞行时，云层中的过冷水滴（即温度低于冰点的液态水滴）会不断撞击飞机迎风面，导致其表面发生结冰现象。飞机结冰广泛存在于飞行实践中，并严重威胁飞行安全。

结冰风洞是开展飞机结冰研究及飞机部件防除冰系统验证的重要地面试验设备，其在飞机结冰适航审定中扮演着重要角色。结冰云雾环境模拟能力是结冰风洞性能的核心内容。结冰云雾微物理特征的准确测量与评估是结冰风洞准确模拟结冰云雾环境的关键，其中结冰云雾体积中值直径（Median Volume Diameter，MVD）是结冰风洞需要模拟的重要结冰云雾微物理特征之一。MVD定义为：将云雾液态水含量按照该直径参数分为两部分，其中大于该直径的液滴总体积与小于该直径的液滴总体积相等。

目前，国内结冰风洞通常采用机载式液滴测量仪测量结冰云雾MVD，例如相位多普勒干涉仪、液滴成像仪等。虽然这些仪器可以较好的测量结冰云雾液滴尺寸参数，但是存在实验安装复杂、测试周期长、后期数据处理复杂等问题，显著增加了结冰风洞云雾标定周期，降低了实验效率。

因此，亟需发展一种面向大型结冰风洞的结冰云雾液滴尺寸特征参数快速高效的测量及计算方法。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种大型结冰风洞中复杂结冰云雾MVD测量方法，通过对比不同热线单元测量的液态水含量参数，计算热线单元液滴蒸发比，根据蒸发比与MVD间的函数关系，获得云雾液滴尺寸特征参数。该方法可以快速、高效实现结冰云雾中液滴尺寸特征参数（体积中值直径）的计算，极大地提高结冰风洞云雾测量实验效率，本发明是这样实现的：

一种大型结冰风洞中复杂结冰云雾MVD测量方法，在结冰风洞中设置多热线水含量测量仪1，本发明所述的多热线水含量测量仪是指含有多根热线单元的水含量测量仪，该水含量测量仪利用热线法测量云雾中的水含量；

所述多热线水含量测量仪1包括第一热线单元11、第二热线单元12和第三热线单元13；

所述第一热线单元11为半圆管型结构，所述半圆管型结构的内表面正对气流，其展向垂直于气流方向；

所述第二热线单元12为圆柱结构，其展向垂直于气流方向；

所述第三热线单元13为圆柱结构，其展向垂直于气流方向；

并且所述第二热线单元12的直径与第三热线单元13的直径之比为3-5之间；

结冰云雾体积中值直径MVD的计算为：

,

其中，R_e,12和R_e,13分别为第二热线单元12和第三热线单元13的液滴蒸发比，S_e,12和S_e,13分别为第二热线单元12和第三热线单元13的液滴蒸发比拟合斜率，Off_e,12和Off_e,13分别为第二热线单元12和第三热线单元13的液滴蒸发比拟合截距。

进一步地，第二热线单元12和第三热线单元13的液滴蒸发比R_e,12和R_e,13为：