結冰問題是事關飛機飛行安全的重大問題,而防冰材料是一種很有潛力的防除冰方法,冰附著力的研究對防冰材料的開發(fā)有著重要的意義。同時,對飛機上未防護表面的結冰脫落的預測需要準確地分析其融冰和脫冰特性,這需求研究冰附著力隨溫度的變化規(guī)律。目前冰附著力的研究主要包含冰附著力的機理,冰附著力的影響因素兩方面。已有的針對基底因素進行的研究尚不足以探明冰附著力的機理以及變化規(guī)律,而環(huán)境因素對冰附著力的影響已經(jīng)成為冰附著力研究的關鍵問題。本文設計實驗研究了不同環(huán)境條件下冰附著力的變化規(guī)律,并觀察其成冰過程和結果,探尋其機理。研究過程為:通過冰附著力測量實驗研究了靜態(tài)結冰以及動態(tài)結冰條件(不同粒徑、水含量)下冰附著力隨溫度變化的規(guī)律,并觀察成冰過程和結果。結合冰附著力相關理論,對環(huán)境因素影響冰附著力的規(guī)律及原理進行了探討。本文在研究靜態(tài)結冰和動態(tài)結冰的差異性時發(fā)現(xiàn),相對于靜態(tài)結冰,動態(tài)結冰的冰附著力隨溫度的變化曲線存在一個臨界溫度。在臨界溫度以上,冰附著力隨溫度的降低而增加,成冰方式對冰附著力影響不大;在臨界溫度以下,動態(tài)結冰所成冰的冰附著力相對于靜態(tài)結冰明顯要小,同時所成冰從明冰向混合冰或者霜冰轉變。而且冰附著力隨溫度的變化規(guī)律的機理在于冰的形態(tài)的轉變導致的冰與基底的接觸點的變化。在研究環(huán)境因素對動態(tài)結冰的冰附著力的影響時發(fā)現(xiàn),水霧平均粒徑不同,臨界溫度隨之變化,動態(tài)結冰的冰附著力隨溫度的變化規(guī)律也隨之變化。
【學位單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：V328
【部分圖文】：

圖 1-2 處于平衡狀態(tài)的水滴與基底表面[13]Fig.1-2 A water drop in equilibrium state on a surface[13]示，當單個液滴靜止在固體基底表面上時，由 You和接觸角 θ 的關系：cosθ=(γSV-γSL)/γLV

(a) (b)圖 1-3 (a) Wenzel 模型(b) Cassie–Baxter 模型[13]Fig.1-3 (a) Wenzel model and (b) Cassie–Baxter model[13]如圖 1-3 所示，當液滴浸潤到基底表面結構中時（處于 Wenzel 狀態(tài)），較小。而當液滴懸浮于固體表面結構之上時（處于 Cassie 狀態(tài)），其接觸

圖 1-5 冰附著強度在 LWC 為 2 g/m3 和 MVD 為 30 μm 時隨溫度變化的曲線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]的實驗中溫度范圍為-8~-16℃，在其所選材料和動態(tài)結冰的冰附著力隨溫度線性下降；圖 1-6 和 1-7 所示，Guerin 等人[31]在研究冰附著力時發(fā)現(xiàn)了動態(tài)結
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本文編號：2871025