摘要：绕轴旋转物体结冰是一种常见的结冰现象,如风力机叶片和直升机旋翼结冰等。针对该旋转模型的结冰问题,以绕轴旋转圆柱为对象,进行了结冰风洞试验研究。试验在自行设计的利用自然低温的结冰风洞系统中完成。在对结冰风洞试验能力进行验证后,对具有不同直径、转速和结冰时间的旋转圆柱结冰进行了试验,建立了旋转圆柱的结冰分析与评价方法,分析了转速、圆柱直径、结冰时间等对圆柱结冰形状主要特征量的影响规律,包括结冰面积、无因次结冰面积、驻点厚度、无因次驻点厚度、驻点偏转角、无因次结冰上下极限等,获得了旋转圆柱的结冰特性。在此基础上,通过回归正交试验设计,构建了旋转圆柱结冰的预测模型,并进行了验证与分析。研究结果可为绕轴旋转物体结冰特性研究提供参考和借鉴。

摘要：水平轴风力机叶片结冰研究是当前以及未来风力机可靠性研究的一个重要方向。本研究旨在搭建一套可模拟绕轴旋转状态下的玻璃钢叶片结冰试验系统并对其进行验证,为实际风力机叶片缩比模型结冰风洞试验提供研究基础。试验系统采用自行设计的基于自然低温的结冰风洞试验系统以及旋转叶片试验台,对翼型为NACA0018的玻璃钢叶片进行绕轴旋转结冰风洞试验。结果表明:在不同环境工况下,叶片的结冰形状虽然不规则,但仍有一定的规律性,通过建立冰形评价方法可以获得其典型特征量的变化趋势。利用回归正交实验设计,将无因次结冰面积与无因次结冰驻点厚度这两个典型特征量作为响应值,获得了结冰规律曲线,与试验值相比在一定范围内具有较高的重合度。本试验系统可用于进行风力机叶片结冰研究,本研究结果可为叶片的防除冰提供参考。

摘要：提出了一种混合翼设计方法,用于民机机翼结冰风洞试验。采用Navier-Stokes(N-S)方程计算翼面压力分布,以混合翼与原始翼型的前缘附近压力系数分布尽可能重合为目标,提出了一种简易影响系数及控制点线性插值的方法,在保证前缘附近与原始翼型相同的基础上混合翼的设计弦长缩短40%。在同一迎角下设计得到的混合翼能与原始翼型具有相同的前缘附近压力分布,从而保证两者具有相同的水滴撞击特性及结冰情况。设计理论和设计结果为开展相关民机型号的结冰风洞试验打下基础。

摘要：民用飞机为获得型号合格证,应按照有关结冰适航规章条款进行结冰适航验证,结冰风洞试验是获取临界冰形的有效途径。本文以Y12F飞机结冰风洞试验实际工程过程为例,总结与分析了气动除冰飞机结冰风洞试验的模型设计、气动除冰套模拟、试验状态转换、试验流程、冰形测量等关键技术,并给出代表性试验结果。试验结果表明:在典型最大结冰条件下,除冰套工作正常,除冰套循环工作期间正常除冰;除冰套工作间歇,机翼前缘结冰表现为前缘形成较为光滑、厚度约为5～6mm的冰帽,上翼面产生1道高度为3～4mm的冰脊,下翼面形成3道2～4mm的冰脊。

摘要：利用风洞试验的方法对某型直升机的防砂滤试件在低温环境下的结冰情况进行了研究。试验过程中,运行0. 3m×0. 2m结冰风洞制冷系统降低风洞内部气流温度,通过优选风洞喷雾系统的两相流喷嘴位置,合理设置喷嘴入口的水压与气压来满足不同试验段风速下的液态水含量及水滴直径要求。结果表明,防砂滤试件在低风速下会发生结冰现象,使得试件进出口压力损失增大,影响试件性能,而在高风速环境中结冰情况则明显改善。另外,试验同时发现防砂滤试件的结冰起始于试件的中部偏下游的位置,而后再逐渐向上游蔓延。文中应用势流分析方法对这一现象进行了分析。

摘要：结冰现象是飞机在飞行中普遍发生的现象,会对飞机的性能和操纵性造成不利的影响,比如说升力系数的下降,阻力的上升,俯仰性能的变化。研究飞机结冰过程以及结冰后气动性能的变化一系列冰风洞试验有着不可取代的必要性。由于冰风洞中能模拟的试验条件有限,就要用到结冰相似参数的转换来在冰风洞中得到与在真实飞行中相似的流场及相似的液滴轨迹等条件。本文主要结合现代民机冰风洞试验来梳理和研究实用的相似参数转换方法,得到一系列公式体系,使冰风洞的实验条件能够满足实际飞行参数包线。

摘要：开展结冰风洞过冷大水滴结冰试验验证了现有混合翼设计准则。结冰风洞过冷大水滴结冰试验条件采用大、小水滴两种喷嘴组合喷雾实现了与冻毛毛雨水滴质量“双峰”分布曲线非常符合的过冷大水滴结冰环境模拟。以0.50 m弦长的NACA0012翼型为原始翼型,基于面向工程、面向适航的混合翼设计准则通过求解Navier-Stokes(NS)方程计算翼面压力分布,以混合翼与原始翼型驻点位置和前缘吸力峰值尽可能重合为目标,在保证前缘附近与原始翼型相同的基础上混合翼的设计弦长缩短50%。在结冰风洞中开展冻毛毛雨环境下的结冰试验验证混合翼设计效果,结果显示混合翼型与原始翼型模型前缘表面的冰形特征基本一致,局部冰形存在少量差异,混合翼型模型表面冰形冰高略偏大。所得结论表明现有混合翼设计准则在冻毛毛雨环境下依旧适用,可供后续开展相关民机型号的过冷大水滴结冰风洞试验参考。

摘要：利用冬季自然低温进行结冰试验是飞机大尺寸部件和整机结冰试验的有效方法。文章总结了法国、加拿大、美国、俄罗斯等国家季节性结冰风洞的主要参数,分析了季节性结冰风洞在大尺寸机翼、螺旋桨和飞机等方面的试验能力。基于中国航空工业空气动力研究院季节性可移动式结冰风洞开展了螺旋桨结冰和机上地面结冰试验方法研究,分析了螺旋桨结冰和冰脱落规律,对于进一步研究螺旋桨结冰问题、发展机上地面结冰试验技术具有参考价值。提出了一种季节性、可移动、模块化组装的直流式结冰风洞概念设计方案,利用我国冬季低温自然环境,每年11月至次年3月具备结冰试验条件,试验窗口期与国外同类设施相当,可满足大尺寸模型和飞机结冰试验需求,为我国建设大型季节性结冰风洞、发展结冰风洞试验技术提供参考。

摘要：寒冷气候条件下的风能资源开发已逐渐成为风电领域竞争的焦点之一。建立高效准确的结冰计算模型是研究风力机结冰问题的重要途径。现有模型主要通过结冰过程中液膜的质量和能量守恒进行冰形评估,难以准确地描述液膜的复杂动力学行为。在液膜质量和能量守恒计算的基础上,耦合包括风剪切作用、压力场环境、表面张力及重力影响的液膜动量输运方程,建立了结冰计算模型。依托中国空气动力研究与发展中心3 m×2 m结冰风洞开展了大尺度风力机HQ63-17翼型的结冰风洞试验,获得了风力机翼型在典型结冰工况下的冰形特征,通过试验验证了模型的准确性。在此基础上开展了结冰过程中的液膜动力学特性分析。该模型为风力机冰形评估及结冰防护系统设计奠定了基础。

摘要：在飞机结冰问题中,过冷水滴粒径的不同会对飞机结冰产生不同的影响,当飞机遇到水滴粒径超过50μm的过冷大水滴时,容易形成粗糙的冰脊,对飞机飞行安全造成严重威胁。文中介绍了一种图像式过冷大水滴结冰探测系统,通过设计特殊的探头外形结构,使不同粒径的水滴在探头的不同位置结冰,采集探头特定位置的图像并使用图像处理技术对其进行分析,得到该位置的结冰厚度及其分布信息,判断过冷大水滴结冰的存在性。通过结冰风洞试验,验证了该系统具有区分常规结冰与SLD结冰的功能,并通过计算结冰边缘到探头边缘的距离,得到探头的结冰厚度及其分布信息,从而实现SLD结冰探测。