液氮-冰粒射流水滴冻结与冲蚀试验研究

为了研究液氮-冰粒射流的形成过程和冲击效果,采用可视化试验研究了水滴凝固过程中内部温度及外部特征变化情况,成功调制出液氮-冰粒射流,并进行靶件冲蚀试验。结果表明:体积为5μL的水滴在液氮中(-196℃)凝固内部温度变化分为预冷、凝固、冷却3个阶段,且水滴凝固速度较快,可在1.5 s内完成凝固;水滴凝固时,首先在外侧形成冰壳,再逐步向内凝结,由于体积变化,会导致冰粒局部破裂,需对冰粒体积进行优选;设计并加工了液氮-冰粒射流试验装置;通过靶件冲蚀试验,证实了液氮-冰粒射流的冲击效果显著好于纯液氮射流,在聚丙烯聚合物上的冲击除漆效果优于在铝合金板上的冲击效果。研究成果为液氮-冰粒射流的发展提供了理论基础。