微纳结构表面防冰研究进展

首先从冰的2种形成机理-均相成核和非均相成核进行了阐述,并介绍了液体在固体表面上的润湿现象。在此基础上,根据微纳结构防冰机理,分别综述了在固体表面结冰的前、中、后不同时期的最新防冰除冰策略。结冰前,借助液滴的脱落和自除预防固体表面结冰;结冰时,可通过延长冰的冻结时间,延缓冰在固体表面上的覆盖;结冰后,降低冰在固体表面的附着力,使之更易脱离固体表面,达到防冰除冰的需求。最后,对于如何提高微纳结构表面的耐久性进行了总结,对有关这些问题的最新研究成果进行了归纳和讨论,并对今后微纳结构表面防冰除冰的研究进行了展望。

基于低居里点PTC材料的风机叶片防冰数值模拟及试验验证

叶片覆冰会严重影响风机的安全稳定运行。目前,电热防冰是最高效可靠的风机叶片防冰方法,但存在防冰区域受热不均匀、局部覆冰以及过多分区导致防冰系统过于复杂等问题。为此提出采用正温度系数(positive temperature coefficient,PTC)材料进行风机叶片自适应电加热防冰的创新方法,通过原位聚合法成功制备了一种低居里点PTC材料,其居里温度点为1℃。随后,基于该材料的阻-温特性,建立了风机叶片的电加热防冰模型,并进行数值模拟。研究结果显示,当采用低居里点PTC材料进行风机叶片电加热防冰时,无需进行防冰区域的分区,就能使得防冰区域受热更加均匀。在一定的工作电压下,低居里点PTC材料在不同环境温度和风速下展现出自适应调节加热功率的能力,并且经过100次循环阻-温测试后,材料仍具有极强的自适应调节能力。最后,通过试验验证了材料的这种自适应调节能力。该研究结果为后续基于低居里点PTC材料的风机叶片防冰系统的研究奠定了坚实基础。

基于记忆合金双程形状记忆效应的导线雾凇防冰方法及现场试验

输电线路覆冰严重威胁电力系统的安全运行,国内外学者对抑制导线覆冰的方法开展了大量研究。该文基于形状记忆合金在不同温度下保持不同形状的双程形状记忆效应,提出在导线表面布置形状记忆合金,利用其形状变化改变导线表面电场强度抑制导线覆冰的方法,实现输电线路不停电非人工干预式防冰。建立布置形状记忆合金导线的三维模型,并仿真分析其表面电场情况。结果表明,随着形状记忆合金形变量增大,导线表面电场强度逐渐增大。用两端向上弯曲的圆柱形铝条代替形状发生变化后的形状记忆合金,将其布置在LGJ-150/25导线表面,在重庆大学雪峰山能源装备安全国家野外科学观测研究站开展野外自然覆冰实验。实验结果表明,在导线表面布置代替形变后的记忆合金的铝条能够抑制导线的雾凇覆冰,且在导线初始表面电场强度为10 kV/cm时,效果最佳,覆冰质量和厚度分别降低了57.1%和48.7%。

某航空发动机短舱防冰腔流动与换热仿真

本文以发动机唇口的热气防冰为研究对象,建立了三维模型,通过对不同引气速度、引气温度下防冰腔内流动及传热的计算,定量分析了上述参数对防冰有效性的影响。通过研究发现,引气速度从10 m/s增加至40 m/s,防冰表面最低温度由266.4 K升至286.2 K;而当引气温度从100℃增加到130℃时,防冰表面最低温度则由286.2 K升至307.1 K。因此当引气速度不低于15 m/s、来流温度不低于380 K时,可以实现短舱唇口的有效防冰。

铝基微纳米结构超疏水表面制备及其防冰/霜性能

[目的]在铝上构建具有粗糙微纳米结构的超疏水表面,可赋予其良好的防冰/霜性能。但在实际应用中铝的超疏水性会逐渐变差甚至失效,微纳米结构的稳定性是影响疏水耐久性的主要因素之一。[方法]先通过二次阳极氧化在铝表面制备纳米多孔结构,再用不锈钢筛网模板压印的方法在铝表面获得微米级结构,扩孔处理后采用低表面能物质(如三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟代正辛基硅烷)进行修饰,最终获得了微纳米结构的铝基超疏水表面(标记为MN-SHS),并就其表面形貌、水接触角、液滴粘附性、防冰/霜性能和耐久性与只进行二次阳极氧化的铝试样和进行二次阳极氧化+扩孔的铝试样作对比。[结果]MN-SHS样品表面的水接触角达到164°,液滴粘附性低,防冰/霜性能和耐久性最优。[结论]采用阳极氧化结合微米压印技术可制得具有微纳米复合结构的铝基超疏水表面,在防冰/霜方面具有很好的应用前景。

飞秒激光参数对硅橡胶表面结构与防冰性能影响的研究

目的采用飞秒激光刻蚀硅橡胶表面,获得表面结构较优、润湿性能与防冰性能优异的超疏水硅橡胶表面。方法通过控制变量,设计单因素试验,研究飞秒激光参数(填充间距、能量密度、扫描速度)对硅橡胶表面结构的影响规律。基于正交试验设计和极差分析获得使表面结构规整且表面粗糙度最大的相对最优工艺参数,研究飞秒激光参数对表面粗糙度的影响主次顺序。结果飞秒激光刻蚀硅橡胶的相对最佳工艺参数如下:能量密度为5 J/cm^(2),扫描速度为200 mm/s,填充间距为20μm。最优参数组下激光刻蚀的超疏水硅橡胶表面粗糙度达到最大值5.954μm,具有规整的峰状凸起与微纳结构和优异的超疏水性能,水接触角高达165.3°,滚动角低至2.6°。该超疏水硅橡胶表面具有优异的防冰性能,在低温高湿环境下,与未处理的硅橡胶表面相比,结冰时间由67 s延长至312 s,冰黏附强度由39.6 kPa降低至7.4 kPa。超疏水硅橡胶还具有良好的循环除冰性能,经20次结冰/除冰循环后,冰黏附强度仍不超过20 kPa;此外,该表面还具有优异的耐腐蚀性能和良好的耐磨损性能。结论飞秒激光增大能量密度和减小扫描速度会使激光刻蚀宽度增大,要避免纵向条纹,应控制填充间距不超过激光刻蚀宽度。激光参数优化后刻蚀出的超疏水硅橡胶表面具备优异的防冰性能,并且机械与化学稳定性较好,在恶劣环境中的防冰领域,具有广阔的应用前景。

风力发电机叶片用防冰超疏水涂层的研究进展

风力发电机在冬季寒冷天气下运行时极易发生叶片覆冰现象,严重影响发电效率,甚至造成停机事故。为保障风力发电机安全高效地运行,分析超疏水涂层的防冰机理,总结其在防冰领域中应用的优势和存在的问题。结果表明:超疏水涂层是一种具有良好应用前景的风力发电机叶片防冰技术,但需要在涂层耐久性和工程化制备方面进行深入的研究。

航空发动机进口帽罩结/防冰特性试验研究

航空发动机进口帽罩作为发动机重要的进口部件,防冰能力关乎发动机性能甚至影响飞行安全。为了研究航空发动机进口帽罩防冰性能,通过冰风洞对进口帽罩进行结/防冰试验,得到了进口帽罩表面结冰状况随热气流量、来流温度、来流风速的影响规律。试验结果表明:进口帽罩防冰能力从尖锥头部到帽罩后端逐渐增强;帽罩防冰能力随热气流量增加而提升;帽罩表面冰型随来流温度、来流风速变化而发生改变;帽罩表面结冰区域随风速增加而扩大。研究成果可以为进口帽罩防冰系统设计和验证提供重要指导。

民机供水管道防冰设计及热载荷计算研究

民机供水管道大部分处于非温控区的设备舱底部,在低温环境下很可能发生结冰现象。基于能量守恒及多层圆管传热理论,提出一种民机供水管道防冰设计方案,通过合理假设所需参数,完成管道防冰设计计算,并采用数值模拟方法对设计方案的有效性进行验证和分析。研究结果表明,该设计方案能够满足防冰设计需求,为系统防冰设计提供了理论依据和数据支撑。

LEAP-1A型发动机防冰活门故障分析

LEAP-1A型发动机利用两级串联的防冰活门,调节高压防冰引气,用于发动机进气道和前缘防冰,以保证飞机在结冰气象条件下安全飞行。分析级联式防冰活门的工作原理,结合LEAP-1A型机队防冰活门的故障模式和维护数据,给出排故方法和维护建议。

多波束声基阵模块防冰冲击设计

文章针对极地使用需求,提出一种声基阵模块的防冰冲击设计,该设计采用“软-硬-韧”3层材料复合成抗撞击的防冰层,通过抗冲击仿真计算和冲击试验得出防冰层具有良好的抗冲击和隔振能力,可解决声基阵模块表面抗碎冰冲击的问题。通过透声性能估算和模块声性能测试得出防冰层具有良好的透声性能,各角度斜入射条件下对模块灵敏度的影响可控制在2~3 dB范围内,满足系统指标要求。同时防冰层采用一体化成型技术与声基阵模块制成一体,实现工艺简单,具备较好的应用前景。

高海拔地区公路隧道防冰技术应用研究

探讨在高海拔地区,公路隧道防冰技术运用与研究傲然屹立在文章主旨之中。文章首要任务是诠释高海拔地区的独特气候,并解析高海拔地区公路隧道冰冻问题的发生机理以及它的危害性。国内外公路隧道防冰技术的研究现状,应用效果与现存问题也是关键之一。未止于此,还究求高海拔地区防冰技术所面临的挑战,前所未有的防冰理论与技术并在高海拔地区的适用性也得以一一剖析。试验性的研究探源新型高海拔地区公路隧道防冰技术并非流于空谈。实际的应用案例尽数展示给读者,恰如其分地呈现了高海拔地区公路隧道防冰技术的实际运用。望这文章能给予高海拔地区公路隧道的防冰方案设计者一种参照,驱动该领域技术的迈步向前。

架空输电线路在重冰区运行的分析及防冰措施

本文对于架空输电线路在重冰区运行时面临的挑战进行了全面分析,并探讨了相关的防冰技术和实践措施。明确了冰覆盖对输电线路稳定性的负面影响,评估了极端天气条件给设施维护带来的综合作用,并指出了重冰环境下线路巡检与维护的难点。文章深入研究了重冰区输电线路的基本防冰原理与方法、现有地线融冰技术,并展望了防冰技术的发展趋势与面临的挑战。最后,探索了有效的防冰策略与实践举措,特别强调了政府与企业在资源分享、技术开发和应急管理方面的合作重要性。

架空输电线路的防冰与除冰技术及管理措施研究

架空线路覆冰会导致电压异常、供电中断,所以电力企业需关注覆冰问题,做好防冰、除冰工作。现阶段架空线路防冰、除冰方面产生了诸多新技术,但每种技术都有各自的适用条件,有关人员需从实际出发,合理选择防冰、除冰技术,并做好各种管理措施工作,维持正常的供配电,提升电力服务质量。基于此,文章重点分析了架空输电线路的防冰、除冰技术,并提出了相关管理措施,以期为实际工作提供参考与借鉴。

电气化铁路接触网在线防冰技术研究

本文将从电气化铁路接触网在线防冰技术方面进行分析,探讨电气化铁路接触网在线防冰技术的应用方法和具体措施,以期为我国电气化铁路接触网在线防冰技术的应用提供参考。接触网作为铁路运输中不可缺少的部分,在日常运行过程中起到重要作用。为了提高接触网运行质量和效率,在实际工作中必须加强对接触网防冰技术的研究力度。

辽宁清原抽蓄电站水库应用气泡防冰装置 为寒冷地区水库冬季防冰盖封闭提供解决方案

据北极星电力网清原抽水蓄能电站所处地区冬季最低气温可达-37℃,水库冰层可能对大坝、闸门等水工建筑和电站设备造成破坏,影响机组正常运行。电站充分调研设备防冰冻情况,联合参建单位在电站建设期间开展多次试验,于2022年12月在电站上、下水库安装了气泡防冰装置并试运行15 d。2023年11月30日0时,该装置正式投入运行,为电站机组冬季稳定运行提供保障。

输电线路自动防冰系统及其控制策略研究

为了降低覆冰对电网运行造成的危害,提出了输电线路自动防冰系统的概念,介绍了系统的构成和工作原理。根据输电线路覆冰的实际情况,研究并设计了防覆冰变压器主电路拓扑。在此基础上,采用传输线方程求解调压过程的动态模型,通过选择合理的调压时刻可以确保调压过程中无断流、无暂态、无冲击。最后,实例仿真结果表明,根据所提出的控制策略可以明显提高线路运行电流,并维持负载端电压基本不变,实现输电线路防覆冰。

输电线路防冰/除冰涂层技术发展与创新综述

综述了防冰和除冰涂层技术在输电线路中的应用,介绍了输电线路覆冰的类型及特征,总结了目前的防冰和除冰技术在输电线路中的应用及优缺点.重点综述了疏水涂层在输电线路防冰、除冰方面的研究进展及现状,包括超疏水防冰涂层、电热防冰涂层和光热防冰涂层.超疏水防冰涂层制备方法主要有溶胶-凝胶法、喷涂法、浸涂法、刻蚀法、激光烧蚀法等.电热防冰涂层利用泄漏电流的热效应蒸发绝缘子表面的水膜,在输电线路绝缘子上的应用具有一定的防冰、除冰效果,但其损耗和使用寿命仍需要进一步研究.光热防冰涂层的防冰、除冰效果好,与自润滑、自修复功能相结合,未来有更大的发展潜力.

三维螺旋桨防冰热载荷分布研究

防冰热载荷分布预测是螺旋桨飞机防冰系统设计的关键,目前对螺旋桨飞机防冰热载荷的研究却十分匮乏。基于多参考系和Messinger热力学模型对三维螺旋桨进行了模拟,分析了防冰热载荷的影响。结果表明:防冰热载荷主要集中在叶片前缘,沿叶片展向先增大后减小;随着来流速度的增加,防冰功率及范围均先增大后减小。由于旋转效应的影响,迎角的影响可以忽略不计。此外,随着环境温度的降低,防冰功率呈线性增加。基于CCAR-25附录C规定的严重结冰条件,转速为660 r/min时,叶片的防冰范围在弦向上极限为2.1%,在弦向下极限为6.7%;防冰最大功率为9.5 kW/m2。单台螺旋桨防冰功率超过1.96 kW。本研究为螺旋桨飞机的表面防冰提供了科学的解释,为螺旋桨飞机防冰系统的安装提供了理论依据。

新型气泡防冰系统在固定桥生态蓄水工程中的应用

本文以桑干河固定桥生态蓄水工程为例,介绍了冰压力对闸门的危害及大坝闸门的防冻方法,并通过对气泡防冰法和水泵扰动法进行比较,最终选择气泡防冰法,可为我省同类工程提供借鉴。