高速攝影技術用于量化NACA 0012機翼表面的瞬態(tài)冰附著

來源：發(fā)布時間：2024-12-24

(論文部分內容摘抄)

在飛機遭遇懸浮在云層中的過冷水滴時，機翼上的冰積聚會給飛機的性能和安全帶來威脅。冰積聚的細節(jié)取決于大氣條件和飛行參數。機翼上的結冰過程包括水沉積、表面水輸送和結冰之間的復雜相互作用?？諝鈩恿W影響水沉積、熱量和質量輸送以及冰積聚；同時，積聚的冰也會影響空氣動力學。到目前為止，大多數飛機結冰的實驗測量都集中在暴露于特定結冰條件下一定時間后形成的冰形上。這種方法無法捕捉到形成冰形的瞬態(tài)過程。

在愛荷華州冰風洞實驗室，對NACA 0012翼型進行了相關的實驗，以研究在不同的結冰條件下發(fā)生的瞬態(tài)冰積聚過程。在受控的環(huán)境條件下獲取了結冰過程的高速視頻，以定量測量瞬態(tài)水膜回流、細流形成和積冰生長情況。實驗表明，改變環(huán)境條件會改變冰附著過程。

實驗使用3D打印的NACA 0012剖面測試機翼，該機翼橫跨測試截面的寬度;因此，機翼上的偽二維氣流。翼弦長c = 101.6 mm。機翼由一根不銹鋼桿支撐，安裝在四分之一弦處，橫向穿過測試段的中部。迎角是通過將機翼繞桿旋轉，并將其固定在用數字傾斜儀測量的所需角度來調整的。機翼上涂有底漆，并用1000粒砂紙濕砂打磨成光滑的表面。高速攝像機使用（廣州市元奧儀器有限公司的pco.dimax型號）高速攝像機，攝像機垂直于機翼弦，提供自上而下的視圖，攝像機通過放置一個標定目標來校準，該標定目標由對齊在翼幅定義的平面上的點網格組成。

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翼型安裝在測試段，橫跨寬度的風洞，并支持在風洞壁。高速攝像機從試驗段上方拍攝機翼的圖像。吸力或壓力側的翼型可以通過設置攻角的積極或消極，分別進行測量。光纖耦合鹵素燈提供穩(wěn)定的泛光照明。圖2:翼型安裝在測試段，橫跨寬度的風洞，并支持在風洞壁。高速攝像機從試驗段上方拍攝機翼的圖像。吸力或壓力側的翼型可以通過設置攻角的積極或消極，分別進行測量。光纖耦合鹵素燈提供穩(wěn)定的泛光照明。

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