超疏水表面的过冷水滴捕获规律研究

飞机在飞行过程中经常面临结冰危险,具有迫切的防冰需求,高效节能的超疏水电热复合防冰蒙皮具有广阔的应用前景,但目前设计流程中尚未考虑超疏水表面过冷水滴收集特性。为充分发挥超疏水表面对飞机防冰系统的作用,本文设计了一套液滴直径与流量可精准控制的喷雾装置,确定了过冷水滴捕获率试验的方案,并结合传热及表面特性相关理论总结了不同试验条件下表面捕获率变化规律。试验结果表明,在一定环境条件中,超疏水表面与聚酰亚胺(PI)表面的过冷水滴捕获率相对值保持稳定,约为25%。结合热传递及受力分析,超疏水表面能够有效减少水滴在表面的停留总量及停留时间,从而降低过冷水滴捕获率。本文为新一代超疏水电热复合蒙皮的防冰功率精确设计与能耗优化提供了依据,对保证恶劣环境下无人机正常工作具有重要意义。

超疏水涂层覆冰过冷水滴捕获率研究

为了了解超疏水涂层的覆冰特性,提出了一种测量涂层覆冰过冷水滴捕获率的新方法,考察了覆冰温度与涂层倾斜角度对超疏水涂层过冷水滴捕获率的影响,研究了涂层过冷水滴捕获率随覆冰时间的变化过程。并从超疏水涂层的微观结构出发,结合过冷却水滴在超疏水涂层上的潜热释放和运动过程分析,对超疏水涂层的过冷水滴捕获率变化原因进行了阐释。结果表明:超疏水涂层具有很小的过冷水滴捕获率;超疏水涂层过冷水滴捕获率对温度变化的敏感度较小,对倾斜角度变化的敏感度较大;随着覆冰时间的延长,超疏水涂层的过冷水滴捕获率以"缓慢增大—快速增大—趋于稳定"的趋势发生变化。