一种过冷水滴生成装置制造方法及图纸

本申请属于飞机结冰测试技术领域，特别涉及一种过冷水滴生成装置。包括水滴发生模块、水滴预冷模块、试验舱以及数据采集模块。水滴发生模块用于生成不同直径、温度的水滴；水滴预冷模块位于水滴发生模块的下侧，水滴预冷模块具有冷却通道，用于为水滴发生模块生成的水滴进行降温形成过冷水滴；试验舱设置在水滴预冷模块的下端，用于为通过水滴预冷模块冷却通道后的过冷水滴提供撞击结冰的固体表面；数据采集模块用于采集水滴发生模块中水滴的温度、水滴预冷模块的冷却通道内的温度以及试验舱中固体表面的温度。本申请的过冷水滴生成装置，可在地面常温环境下生成不同水滴直径、水滴温度、水滴过冷度以及水滴撞击速度的过冷水滴。

【技术实现步骤摘要】
一种过冷水滴生成装置
本申请属于飞机结冰测试
，特别涉及一种过冷水滴生成装置。
技术介绍
过冷水滴是指温度低于0℃却仍然保持液态的水滴。当空中的云体伸展到一定程度时，云中就会存在过冷水滴。过冷水滴处于亚稳态状态，受到扰动后极易结冰。飞机在含有过冷水滴的云层中飞行时，过冷水滴撞击在飞机表面上后冻结成冰，冰在飞机迎风表面的附着和积聚会对飞机的飞行安全造成极大危害，结冰破坏了机翼的气动外形，导致升力下降、阻力增加、临界攻角减小、飞机操纵性和稳定性下降，冰还会附着在除机翼之外的其它迎风表面上，例如空速管、进气孔和整流罩等。过冷水滴在飞机表面核化冻结是飞机结冰的起因，研究过冷水滴相变传热传质特性，深入探究水滴的核化冻结特性和规律，理解水滴核化和结冰现象相关的微物理过程，可为研究飞机表面结冰现象和飞机防除冰技术提供理论依据。现有技术中的过冷水滴生成方法，对于过冷水滴的状态很难实现高效率精确的控制。因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
技术实现思路
本申请的目的是提供了一种过冷水滴生成装置，以解决现有技术存在的至少一个问题。本申请的技术方案是：一种过冷水滴生成装置，包括：水滴发生模块，用于生成不同直径、温度的水滴；水滴预冷模块，所述水滴预冷模块位于所述水滴发生模块的下侧，所述水滴预冷模块具有冷却通道，用于为所述水滴发生模块生成的水滴进行降温形成过冷水滴；试验舱，所述试验舱设置在所述水滴预冷模块的下端，用于为通过所述水滴预冷模块冷却通道后的过冷水滴提供撞击结冰的固体表面；数据采集模块，用于采集所述水滴发生模块中水滴的温度、所述水滴预冷模块的冷却通道内的温度以及所述试验舱中固体表面的温度。可选地，所述水滴发生模块包括试验水源、注射泵、针头固定座、第一半导体制冷片、第一换热板、第一直流可调压电源、针头、第一水泵以及冷却水源，其中，所述针头可拆卸安装在所述针头固定座上，所述针头通过所述注射泵从所述试验水源汲取试验用水；所述第一半导体制冷片的冷端抵接所述针头固定座设置，所述第一半导体制冷片通过所述第一直流可调压电源控制冷端表面温度；所述第一换热板抵接所述第一半导体制冷片的热端设置，所述第一换热板通过所述第一水泵与冷却水源连接，实现水冷换热。可选地，所述第一半导体制冷片的冷端与所述针头固定座之间，以及所述第一半导体制冷片的热端与所述第一换热板之间均涂有导热硅脂。可选地，所述水滴发生模块还包括位置调节部，所述位置调节部包括竖直丝杠以及横向丝杠，所述横向丝杠与所述竖直丝杠相互垂直设置，所述针头固定座安装在所述竖直丝杠或所述横向丝杠上。可选地，所述水滴预冷模块包括预冷保温筒以及液氮罐，所述预冷保温筒包括铜管、不锈钢管、上端盖以及下端盖，其中，所述不锈钢管同轴套设在所述铜管的外侧，所述不锈钢管与所述铜管之间具有容纳腔，所述上端盖安装在所述铜管与所述不锈钢管构成的组件上端，所述下端盖安装在所述铜管与所述不锈钢管构成的组件下端，所述上端盖上开设有进口以及出口，进口通过保温管与所述液氮罐连接，出口通过保温管与空气连通。可选地，所述不锈钢管的外侧包裹有保温棉。可选地，所述不锈钢管与所述铜管之间的容纳腔中设置有加热电缆，所述加热电缆与温控单元以及第二直流可调压电源连接。可选地，所述试验舱包括第三直流可调压电源、有机玻璃外壳、实验板、第二半导体制冷片、第二换热板以及第二水泵，其中，所述有机玻璃外壳的顶部开孔；所述实验板设置在所述有机玻璃外壳中；所述第二半导体制冷片的冷端抵接所述实验板设置，所述第二半导体制冷片通过所述第三直流可调压电源控制冷端表面温度；所述第二换热板抵接所述第二半导体制冷片的热端设置，所述第二换热板通过所述第二水泵与冷却水源连接，实现水冷换热。可选地，所述第二半导体制冷片的冷端与所述实验板之间，以及所述第二半导体制冷片的热端与所述第二换热板之间均涂有导热硅脂。可选地，所述数据采集模块包括热电偶、数据采集器以及控制计算机。专利技术至少存在以下有益技术效果：本申请的过冷水滴生成装置，可在地面常温环境下生成不同水滴直径、水滴温度、水滴过冷度以及水滴撞击速度的过冷水滴，为进行过冷水滴结冰机理研究提供了强有力的支撑。附图说明图1是本申请一个实施方式的过冷水滴生成装置整体示意图；图2是本申请一个实施方式的过冷水滴生成装置主要部分示意图；图3是本申请一个实施方式的过冷水滴生成装置水滴发生模块示意图；图4是本申请一个实施方式的过冷水滴生成装置水滴发生模块的位置调节部示意图；图5是本申请一个实施方式的过冷水滴生成装置水滴预冷模块示意图；图6是本申请一个实施方式的过冷水滴生成装置试验舱示意图。其中：1-液氮罐；2-水滴发生模块；201-试验水源；202-注射泵；203-针头固定座；204-第一半导体制冷片；205-第一换热板；206-第一直流可调压电源；207-针头；208-第一水泵；209-冷却水源；3-水滴预冷模块；301-保温棉；302-不锈钢管；303-加热电缆；304-铜管；305-温控单元；306-第二直流可调压电源；4-试验舱；401-第三直流可调压电源；402-有机玻璃外壳；403-实验板；404-第二半导体制冷片；405-第二换热板；406-第二水泵；5-数据采集模块；6-位置调节部；601-竖直丝杠；602-横向丝杠；7-支持固定架。具体实施方式为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。下面结合附图1至图6对本申请做进一步详细说明。本申请提供了一种过冷水滴生成装置，包括：水滴发生模块2、水滴预冷模块3、试验舱4以及数据采集模块5。具体的，如图1-2所示，水滴发生模块2能够生成不同直径、温度的水滴；水滴预冷模块3位于水滴发生模块2的下侧，水滴预冷模块3具有冷却通道，水滴发生模块2产生的水滴经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过冷水滴生成装置，其特征在于，包括：/n水滴发生模块（2），用于生成不同直径、温度的水滴；/n水滴预冷模块（3），所述水滴预冷模块（3）位于所述水滴发生模块（2）的下侧，所述水滴预冷模块（3）具有冷却通道，用于为所述水滴发生模块（2）生成的水滴进行降温形成过冷水滴；/n试验舱（4），所述试验舱（4）设置在所述水滴预冷模块（3）的下端，用于为通过所述水滴预冷模块（3）冷却通道后的过冷水滴提供撞击结冰的固体表面；/n数据采集模块（5），用于采集所述水滴发生模块（2）中水滴的温度、所述水滴预冷模块（3）的冷却通道内的温度以及所述试验舱（4）中固体表面的温度。/n

【技术特征摘要】
1.一种过冷水滴生成装置，其特征在于，包括：
水滴发生模块（2），用于生成不同直径、温度的水滴；
水滴预冷模块（3），所述水滴预冷模块（3）位于所述水滴发生模块（2）的下侧，所述水滴预冷模块（3）具有冷却通道，用于为所述水滴发生模块（2）生成的水滴进行降温形成过冷水滴；
试验舱（4），所述试验舱（4）设置在所述水滴预冷模块（3）的下端，用于为通过所述水滴预冷模块（3）冷却通道后的过冷水滴提供撞击结冰的固体表面；
数据采集模块（5），用于采集所述水滴发生模块（2）中水滴的温度、所述水滴预冷模块（3）的冷却通道内的温度以及所述试验舱（4）中固体表面的温度。


2.根据权利要求1所述的过冷水滴生成装置，其特征在于，所述水滴发生模块（2）包括试验水源（201）、注射泵（202）、针头固定座（203）、第一半导体制冷片（204）、第一换热板（205）、第一直流可调压电源（206）、针头（207）、第一水泵（208）以及冷却水源（209），其中，
所述针头（207）可拆卸安装在所述针头固定座（203）上，所述针头（207）通过所述注射泵（202）从所述试验水源（201）汲取试验用水；
所述第一半导体制冷片（204）的冷端抵接所述针头固定座（203）设置，所述第一半导体制冷片（204）通过所述第一直流可调压电源（206）控制冷端表面温度；
所述第一换热板（205）抵接所述第一半导体制冷片（204）的热端设置，所述第一换热板（205）通过所述第一水泵（208）与冷却水源（209）连接，实现水冷换热。


3.根据权利要求2所述的过冷水滴生成装置，其特征在于，所述第一半导体制冷片（204）的冷端与所述针头固定座（203）之间，以及所述第一半导体制冷片（204）的热端与所述第一换热板（205）之间均涂有导热硅脂。


4.根据权利要求3所述的过冷水滴生成装置，其特征在于，所述水滴发生模块（2）还包括位置调节部（6），所述位置调节部（6）包括竖直丝杠（601）以及横向丝杠（602），所述横向丝杠（602）与所述竖直丝杠（601）相互垂直设置，所述针头固定座（203）安装在所述竖直丝杠（601）或所述横向丝杠（602）上。


5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐扬刚，王彬文，吴敬涛，邓文亮，吴学敏，
申请(专利权)人：中国飞机强度研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61