壁面冰枝生长机理及模型研究

发布时间：2021-01-10 23:42

　　飞机穿云飞行时过冷水滴会在其表面结冰积聚,破坏飞机气动外形并影响发动机等设备正常工作,据统计显示,从1991年起因气候原因导致的飞行事故有596起,而其中因飞机结冰占比34.7%,是飞行安全的重大隐患。近年来飞机上多种新型材料的应用,以及防冰表面材料研究的兴起,使得结冰研究中表面材料的影响因素成为研究焦点。然而目前飞机结冰模型主要基于自由冰枝的生长规律,无法解释过冷水在壁面附近的结冰规律以及材料对结冰的影响,壁面影响冰枝生长的规律亟待研究。因此本文针对壁面影响冰枝生长的机理问题,在现有自由结冰与壁面理论基础上,通过设计典型实验研究近壁面冰枝生长过程,观察冰枝在壁面上的生长过程,重点研究过冷度、壁面亲水性及冰枝方向对冰枝生长速度和形貌的影响,最终通过结冰理论分析研究了壁面亲水性与初始冰面-壁面夹角对冰枝生长的影响机制,结果显示:1、得到壁面冰枝生长现象:壁面冰形状与尺度与自由冰相似,但是壁面材质、表面接触角、结冰过冷度和初始冰面-壁面夹角都会极大地影响冰枝壁面生长。其中,（1）冰生长速度和壁面亲水性成反比。在-2℃左右亲水表面上的冰枝生长速率最小,而此温度以上壁面亲水性无影响。疏水表面冰... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

飞机结冰导致的空难事件Figure1-1Aplanecrashcausedbyaircrafticing[12]

液滴在固壁上的两种浸润状态图（a）Cassie状态图（b）Wenzel状态图

发现其表面微结构可以使水滑落而不附着。以此类研究为面微结构令水滴能够保持 Cassie 状态，使得水滴的接触角很大。 2-1 所示，研究者认为当液滴浸润到固体表面结构中时（Wenz角比较小，其液滴不太容易滚落。而液滴悬浮于表面结构之上e 状态），其就能够获得比较大的接触角。而当其接触角大于 150水表面（图 1-3）。研究发现只有当壁面微结构尺度在 10 微米以果。图 1-2 液滴在固壁上的两种浸润状态图 （a）Cassie 状态图（b）Wenzel Figure 1-2 Two states of drops on the substrates （a）Cassie state（b）Wenz


本文编号：2969633