為開展風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片結(jié)冰風(fēng)洞試驗(yàn)研究,設(shè)計(jì)了一種利用寒冷地區(qū)自然低溫環(huán)境的具有可變截面試驗(yàn)段的結(jié)冰風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在原有常規(guī)結(jié)冰風(fēng)洞的基礎(chǔ)上改進(jìn)了試驗(yàn)段,設(shè)置了噴霧區(qū)與非噴霧區(qū),風(fēng)力機(jī)葉片實(shí)驗(yàn)臺(tái)可設(shè)置在非噴霧區(qū)內(nèi),而旋轉(zhuǎn)葉片在轉(zhuǎn)至噴霧區(qū)時(shí)進(jìn)行結(jié)冰測(cè)試。為測(cè)試該系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)以及研究系統(tǒng)的可行性,對(duì)該試驗(yàn)系統(tǒng)的3個(gè)主要環(huán)境變量:試驗(yàn)段速度分布、溫度分布和液態(tài)水含量分布進(jìn)行了測(cè)試和標(biāo)定。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行了繞軸旋轉(zhuǎn)圓柱和葉片段的結(jié)冰試驗(yàn),對(duì)2個(gè)系統(tǒng)下的無(wú)因次結(jié)冰面積及結(jié)冰形狀進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果顯示該系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定,利用2個(gè)系統(tǒng)得到的結(jié)冰形狀相似度高,結(jié)冰面積一致性較好,表明該系統(tǒng)可用于進(jìn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)冰風(fēng)洞試驗(yàn)研究。 

【文章來(lái)源】：實(shí)驗(yàn)流體力學(xué). 2018,32(02)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

研究設(shè)計(jì)的結(jié)冰風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)圖１結(jié)冰試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖Ｆｉｇ．１Ｉｃｉｎｇｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍ（ｂ）

轉(zhuǎn)半徑下的結(jié)冰試驗(yàn)，有效降低結(jié)冰試驗(yàn)成本。（ａ）結(jié)構(gòu)示意圖（ｂ）結(jié)構(gòu)實(shí)物圖圖２旋轉(zhuǎn)葉片試驗(yàn)臺(tái)與可變截面試驗(yàn)段結(jié)構(gòu)圖Ｆｉｇ．２Ｐｉｃｔｕｒｅｏｆｒｏｔａｔｉｎｇｂｌａｄｅｔｅｓｔｓｔａｎｄａｎｄｓｋｅｔｃｈｏｆｖａｒｉａｂｌｅ－ａｒｅａｔｅｓｔｓｅｃｔｉｏｎ１．２試驗(yàn)系統(tǒng)工作原理在利用本系統(tǒng)進(jìn)行葉片結(jié)冰試驗(yàn)時(shí)，其實(shí)現(xiàn)過程如下：首先通過變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，并利用力矩轉(zhuǎn)速儀完成對(duì)葉片轉(zhuǎn)速的測(cè)量，顯示葉片模型轉(zhuǎn)速；繼而冷氣吸入段及常規(guī)風(fēng)洞段將外部冷空氣吸入風(fēng)道內(nèi)，噴霧段內(nèi)噴霧系統(tǒng)完成水霧的噴灑后，水霧在混合段內(nèi)與吸入風(fēng)洞腔體內(nèi)的冷空氣完成混合并加速，形成一定流速的過冷水滴并流入試驗(yàn)段腔體內(nèi)；最終葉片模型在試驗(yàn)段腔內(nèi)以一定轉(zhuǎn)速繞軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，僅轉(zhuǎn)至試驗(yàn)段與混合段后部開口的噴霧區(qū)域內(nèi)完成結(jié)冰，而在其他部分的非噴霧區(qū)域不發(fā)生結(jié)冰且保持冰形，當(dāng)其轉(zhuǎn)至噴霧區(qū)域內(nèi)完成進(jìn)一步結(jié)冰。這樣只需保證非噴霧區(qū)域溫度低于０℃，葉片模型在非噴霧區(qū)內(nèi)結(jié)冰冰形便不會(huì)發(fā)生融化，從而保證了結(jié)冰外形。圖３（ａ）為葉片在原有系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)示意圖，圖３（ｂ）為葉片在本系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)示意圖，圖４為本試驗(yàn)系統(tǒng)某結(jié)冰試驗(yàn)過程中的葉片模型運(yùn)動(dòng)情況。２結(jié)冰風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)環(huán)境參數(shù)測(cè)量與評(píng)價(jià)方法本系統(tǒng)以試驗(yàn)段為主要工作段，需要對(duì)試驗(yàn)段內(nèi)的溫度分布、速度分布、液態(tài)水含量（ＬＷＣ）分布及水滴粒徑平均直徑（ＭｅｄｉｕｍＶｏｌｕｍｅＤｉａｍｅｔｅｒ，ＭＶＤ）等主要環(huán)境參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定與分析。由于２個(gè)系統(tǒng)所采用的噴霧系統(tǒng)相同，故水滴粒徑平均直徑（ＭＶＤ

（ｂ）為葉片在本系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)示意圖，圖４為本試驗(yàn)系統(tǒng)某結(jié)冰試驗(yàn)過程中的葉片模型運(yùn)動(dòng)情況。２結(jié)冰風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)環(huán)境參數(shù)測(cè)量與評(píng)價(jià)方法本系統(tǒng)以試驗(yàn)段為主要工作段，需要對(duì)試驗(yàn)段內(nèi)的溫度分布、速度分布、液態(tài)水含量（ＬＷＣ）分布及水滴粒徑平均直徑（ＭｅｄｉｕｍＶｏｌｕｍｅＤｉａｍｅｔｅｒ，ＭＶＤ）等主要環(huán)境參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定與分析。由于２個(gè)系統(tǒng)所采用的噴霧系統(tǒng)相同，故水滴粒徑平均直徑（ＭＶＤ）相同，只需測(cè)量其余參數(shù)即可。（ａ）葉片在原系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)示意圖（ｂ）葉片在本系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)示意圖圖３旋轉(zhuǎn)葉片在試驗(yàn)段內(nèi)運(yùn)動(dòng)示意圖Ｆｉｇ．３Ｍｏｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｏｔａｔｉｎｇｂｌａｄｅｓｉｎｔｈｅｔｅｓｔｓｅｃｔｉｏｎ圖４試驗(yàn)過程中的葉片Ｆｉｇ．４Ｂｌａｄｅｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ２．１試驗(yàn)段溫度標(biāo)定對(duì)圖５所示的試驗(yàn)段溫度測(cè)試區(qū)域某個(gè)試驗(yàn)狀態(tài)下各位置的溫度進(jìn)行測(cè)定，得到了如圖６所示的溫度分布云圖。從溫度分布云圖中可知，過冷氣流從噴霧區(qū)域流出，通過葉片旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)噴霧區(qū)冷氣體進(jìn)入非圖５試驗(yàn)段溫度測(cè)量范圍Ｆｉｇ．５Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｅｓｔｓｅｃｔｉｏｎ圖６試驗(yàn)段截面溫度分布Ｆｉｇ．６Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｅｓｔｓｅｃｔｉｏｎ２４實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)（２０１８）第３２卷???????????????????????????????????????????????????

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3392032