环境因素对冰附着力的影响研究

发布时间：2020-11-05 03:02

　　 结冰问题是事关飞机飞行安全的重大问题,而防冰材料是一种很有潜力的防除冰方法,冰附着力的研究对防冰材料的开发有着重要的意义。同时,对飞机上未防护表面的结冰脱落的预测需要准确地分析其融冰和脱冰特性,这需求研究冰附着力随温度的变化规律。目前冰附着力的研究主要包含冰附着力的机理,冰附着力的影响因素两方面。已有的针对基底因素进行的研究尚不足以探明冰附着力的机理以及变化规律,而环境因素对冰附着力的影响已经成为冰附着力研究的关键问题。本文设计实验研究了不同环境条件下冰附着力的变化规律,并观察其成冰过程和结果,探寻其机理。研究过程为:通过冰附着力测量实验研究了静态结冰以及动态结冰条件(不同粒径、水含量)下冰附着力随温度变化的规律,并观察成冰过程和结果。结合冰附着力相关理论,对环境因素影响冰附着力的规律及原理进行了探讨。本文在研究静态结冰和动态结冰的差异性时发现,相对于静态结冰,动态结冰的冰附着力随温度的变化曲线存在一个临界温度。在临界温度以上,冰附着力随温度的降低而增加,成冰方式对冰附着力影响不大;在临界温度以下,动态结冰所成冰的冰附着力相对于静态结冰明显要小,同时所成冰从明冰向混合冰或者霜冰转变。而且冰附着力随温度的变化规律的机理在于冰的形态的转变导致的冰与基底的接触点的变化。在研究环境因素对动态结冰的冰附着力的影响时发现,水雾平均粒径不同,临界温度随之变化,动态结冰的冰附着力随温度的变化规律也随之变化。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V328
【部分图文】：

图 1-2 处于平衡状态的水滴与基底表面[13]Fig.1-2 A water drop in equilibrium state on a surface[13]示，当单个液滴静止在固体基底表面上时，由 You和接触角 θ 的关系：cosθ=(γSV-γSL)/γLV

(a) (b)图 1-3 (a) Wenzel 模型(b) Cassie–Baxter 模型[13]Fig.1-3 (a) Wenzel model and (b) Cassie–Baxter model[13]如图 1-3 所示，当液滴浸润到基底表面结构中时（处于 Wenzel 状态），较小。而当液滴悬浮于固体表面结构之上时（处于 Cassie 状态），其接触

图 1-5 冰附着强度在 LWC 为 2 g/m3 和 MVD 为 30 μm 时随温度变化的曲线Fig.1-5 The ice adhesion stress for temperature variation, with LWC of 2 g/mMVD of 30 μm[1]015 年，Soltis 等人[3]的实验中温度范围为-8~-16℃，在其所选材料和动态结冰的冰附着力随温度线性下降；图 1-6 和 1-7 所示，Guerin 等人[31]在研究冰附着力时发现了动态结
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本文编号：2871025