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微小冰晶融化特性的实验与数值模拟研究
1
作者
钟富豪
刘秀芳
+3 位作者
刘森云
陈佳军
魏震
侯予
《中南大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第6期2477-2486,共10页
为了深入理解航空发动机内微小冰晶的结冰机理,建立基于焓-孔隙率方法的微小冰晶融化模型,并通过可视化实验对该模型进行验证,研究环境温度和初始粒径对冰晶融化特性的影响规律。研究结果表明:冰晶融化时间的数值模拟结果与实验测量值...
为了深入理解航空发动机内微小冰晶的结冰机理,建立基于焓-孔隙率方法的微小冰晶融化模型,并通过可视化实验对该模型进行验证,研究环境温度和初始粒径对冰晶融化特性的影响规律。研究结果表明:冰晶融化时间的数值模拟结果与实验测量值最大偏差不超过12%;由于环境气体的自然对流作用,冰晶的融化均从顶部开始;随着融化过程的进行,冰芯逐渐变成非球形,当融化过程快结束时,冰芯呈贝壳状;由于冰的密度低于水的密度,当冰芯粒径较小时(融化率约为70%),会在浮力的作用下向上漂浮;冰晶的融化开始时间与初始粒径呈线性关系,与环境温度呈幂函数关系;冰晶的融化时间与初始粒径呈幂函数关系,与环境温度呈线性关系。本研究可为冰晶结冰数值预测模型的优化及航空发动机冰晶结冰科学防护手段的建立提供理论依据。
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关键词
航空发动机结冰
冰晶
融化特性
焓-孔隙率模型
可视化实验
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职称材料
冰晶颗粒在低压压气机中的融化特性
2
作者
贾惟
张峰
+1 位作者
杨博文
郑淼
《北京航空航天大学学报》
北大核心
2025年第6期1991-2003,共13页
冰晶在压气机内部发生融化,容易造成叶片结冰,深入分析冰晶融化特性对研究压气机冰晶结冰规律具有重要意义。基于压气机一维气动特性,提出一种冰晶融化率的快速计算方法,并进行验证。以某大涵道比涡扇发动机的低压压气机为研究对象,分...
冰晶在压气机内部发生融化,容易造成叶片结冰,深入分析冰晶融化特性对研究压气机冰晶结冰规律具有重要意义。基于压气机一维气动特性,提出一种冰晶融化率的快速计算方法,并进行验证。以某大涵道比涡扇发动机的低压压气机为研究对象,分析冰晶粒径和环境温度对等粒径球形冰晶融化特性的影响。结果表明:冰晶粒径增加导致冰晶融化的起始位置有向低压压气机后面级移动的趋势,冰晶粒径减小或环境温度增加导致冰晶融化速率增大。在此基础上突破等粒径球形冰晶假设,分别考虑冰晶形状和粒径分布,并分析非球形冰晶的球形度和球形冰晶的粒径分布对冰晶融化特性的影响。结果表明:球形度在一定范围内对冰晶融化率有影响,当球形度在0.710~0.958之间时,随着球形度的增大,冰晶融化率减小;相比球形度,非球形冰晶的等效直径对冰晶融化率的影响更为显著;当冰晶的平均体积直径(MVD)不变时,粒径分布的不同导致压气机内同一位置的冰晶融化率偏差最大可达0.205;对于MVD相同而变异系数不同的粒径分布,其融化特性曲线前半部分由小粒径组分冰晶的融化占主导,变异系数较大的分布对应的融化率相对较高,后半部分由大粒径组分冰晶的融化占主导,变异系数较小的分布对应的融化率相对较高。
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关键词
压气机
融化特性
冰晶
融化
率
球形度
朗缪尔分布
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职称材料
影响冰淇淋融化特性的因素研究
被引量:
11
3
作者
杜立红
《山西农业大学学报(自然科学版)》
CAS
2004年第3期286-289,共4页
冰淇淋的抗融化性能是冰淇淋生产中非常重要的一项指标。主要从新型复合乳化稳定剂和配方中的营养素及加工条件等方面对冰淇淋融化特性的影响进行研究,试验采用对比试验设计。结果表明:新型复合乳化稳定剂的比例在0 4%为最佳配比;冰淇...
冰淇淋的抗融化性能是冰淇淋生产中非常重要的一项指标。主要从新型复合乳化稳定剂和配方中的营养素及加工条件等方面对冰淇淋融化特性的影响进行研究,试验采用对比试验设计。结果表明:新型复合乳化稳定剂的比例在0 4%为最佳配比;冰淇淋的抗融化性能随脂肪含量(6%~14%)和非脂乳固体含量(6 5%~14%)的增加而提高;而冰淇淋的抗融化性能随糖的含量(8%~20%)的增加而降低;冰淇淋的膨化率在80%~100%范围内、均质条件为60~70℃、15~20Mpa、4℃温度下老化4h等工艺条件可明显增加其抗融性。
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关键词
冰淇淋
融化特性
影响因素
工艺条件
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职称材料
电热除冰传热特性的结冰风洞实验研究
被引量:
26
4
作者
肖春华
桂业伟
+1 位作者
杜雁霞
李军
《实验流体力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第4期21-24,共4页
利用结冰风洞设备和电加热除冰装置,采用实验的方法研究了不同加热模式、冷却时间、加热功率和冰脱落对传热特性的影响。研究表明:设置合理的冷却时间和加热功率,采用高功率的周期性加热模式比采用低功率的连续性加热模式更优越,不仅除...
利用结冰风洞设备和电加热除冰装置,采用实验的方法研究了不同加热模式、冷却时间、加热功率和冰脱落对传热特性的影响。研究表明:设置合理的冷却时间和加热功率,采用高功率的周期性加热模式比采用低功率的连续性加热模式更优越,不仅除冰时间更少,而且能量消耗也更少,从而为电热除冰系统加热模式的选取和传热特性的优化提供了实验依据。
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关键词
电热除冰
传热
特性
融化特性
实验研究
结冰风洞
周期性加热
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职称材料
受热面上冰柱排的融化机理研究
被引量:
2
5
作者
衣永海
李维仲
《太阳能学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第6期723-726,共4页
利用受热面上的一排冰柱来模仿雪或霜层的多孔骨架在空气中的融化特性。通过流固界面耦合传热算法,利用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT对冰柱排融化过程进行了数值模拟。通过对冰柱排在不同受热温度、水平风速及冰柱与空气接触面积的情...
利用受热面上的一排冰柱来模仿雪或霜层的多孔骨架在空气中的融化特性。通过流固界面耦合传热算法,利用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT对冰柱排融化过程进行了数值模拟。通过对冰柱排在不同受热温度、水平风速及冰柱与空气接触面积的情况下进行数值模拟,得到冰柱排在不同工况下的融化时间。结果表明:随底面受热温度的升高,融化时间有较为明显的缩短;水平风速(273K)的提高并没有明显地促进冰柱排的融化,主要是因为送风温度没有显著高于冰柱的熔点;当其它定解条件相同,在一定的冰柱与空气接触面积范围内,冰柱与空气的接触面积越大,其融化的速度也相对较快。
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关键词
受热面
融化
时间
机理研究
接触面积
水平风速
数值模拟
受热温度
空气
计算流体动力学
送风温度
融化特性
融化
过程
耦合传热
流固界面
多孔骨架
定解条件
FLUENT
算法
速度
霜层
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职称材料
不同尺寸冰雹S波段双偏振雷达偏振量特征统计
被引量:
12
6
作者
吴举秀
潘佳文
+1 位作者
魏鸣
顾瑜
《热带气象学报》
CSCD
北大核心
2022年第2期193-202,共10页
冰雹大小影响天气灾害的程度,为发展基于双偏振参量识别冰雹大小的算法,筛选了2019年、2020年山东省发生的33例冰雹事件,依据我国冰雹等级划分标准将其划分为小冰雹、大冰雹、特大冰雹,基于湿球0℃及冰雹融化特性确定了7个高度层,探讨了...
冰雹大小影响天气灾害的程度,为发展基于双偏振参量识别冰雹大小的算法,筛选了2019年、2020年山东省发生的33例冰雹事件,依据我国冰雹等级划分标准将其划分为小冰雹、大冰雹、特大冰雹,基于湿球0℃及冰雹融化特性确定了7个高度层,探讨了3类冰雹在不同高度层的双偏振参量分布特征,并获得了冰雹的偏振参量阈值。研究表明:在相同高度,冰雹越大雷达水平反射率因子Z_(h)中位数越大、差分反射率因子Z_(dr)中位数越小且基本为正值,但在-10~-20℃层,大冰雹的Z_(dr)中位数易呈现负值;相关系数CC中位数随冰雹增大或高度降低而减小,但特大冰雹在0℃层到H0℃-1 km(0℃层下1 km)之间由于融化比例较小CC反而会稍大;冰雹差分相移率K_(DP)中位数在0℃层以上为0°/km左右,在0℃层以下随高度降低冰雹融化而增加;大冰雹或特大冰雹基本特征是Z_(h)大、CC小、Z_(dr)小,CC可低至0.7以下,所有冰雹的Z_(dr)、K_(DP)可出现负值,小冰雹Z_(dr)大于0 dB的情况较多,特大冰雹Z_(dr)接近0 dB;-20℃层以上的Z_(h)、0~-20℃层的CC和Z_(h)、0℃层以下的CC、Z_(h)、Z_(dr)对冰雹大小比较敏感。
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关键词
S波段双偏振雷达
冰雹偏振特征
冰雹大小识别
冰雹
融化特性
偏振参量阈值
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职称材料
题名
微小冰晶融化特性的实验与数值模拟研究
1
作者
钟富豪
刘秀芳
刘森云
陈佳军
魏震
侯予
机构
西安交通大学能源与动力工程学院
西安交通大学深低温技术与装备教育部重点实验室
空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室
出处
《中南大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第6期2477-2486,共10页
基金
国家科技重大专项(J2019-Ⅲ-0010-0054)
国家自然科学基金资助项目(52476018,52076164)
结冰与防除冰重点实验室开放课题资助项目(IADL20220107)。
文摘
为了深入理解航空发动机内微小冰晶的结冰机理,建立基于焓-孔隙率方法的微小冰晶融化模型,并通过可视化实验对该模型进行验证,研究环境温度和初始粒径对冰晶融化特性的影响规律。研究结果表明:冰晶融化时间的数值模拟结果与实验测量值最大偏差不超过12%;由于环境气体的自然对流作用,冰晶的融化均从顶部开始;随着融化过程的进行,冰芯逐渐变成非球形,当融化过程快结束时,冰芯呈贝壳状;由于冰的密度低于水的密度,当冰芯粒径较小时(融化率约为70%),会在浮力的作用下向上漂浮;冰晶的融化开始时间与初始粒径呈线性关系,与环境温度呈幂函数关系;冰晶的融化时间与初始粒径呈幂函数关系,与环境温度呈线性关系。本研究可为冰晶结冰数值预测模型的优化及航空发动机冰晶结冰科学防护手段的建立提供理论依据。
关键词
航空发动机结冰
冰晶
融化特性
焓-孔隙率模型
可视化实验
Keywords
aviation engine icing
ice crystal
melting characteristic
enthalpy-porosity model
visual experiment
分类号
V244.15 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
冰晶颗粒在低压压气机中的融化特性
2
作者
贾惟
张峰
杨博文
郑淼
机构
中国民航大学安全科学与工程学院
中国空气动力研究与发展中心结冰与防除冰重点实验室
中国民航大学中欧航空工程师学院
出处
《北京航空航天大学学报》
北大核心
2025年第6期1991-2003,共13页
基金
国家自然科学基金(12102457)
中国空气动力研究与发展中心结冰与防除冰重点实验室开放课题(IADL20210303)。
文摘
冰晶在压气机内部发生融化,容易造成叶片结冰,深入分析冰晶融化特性对研究压气机冰晶结冰规律具有重要意义。基于压气机一维气动特性,提出一种冰晶融化率的快速计算方法,并进行验证。以某大涵道比涡扇发动机的低压压气机为研究对象,分析冰晶粒径和环境温度对等粒径球形冰晶融化特性的影响。结果表明:冰晶粒径增加导致冰晶融化的起始位置有向低压压气机后面级移动的趋势,冰晶粒径减小或环境温度增加导致冰晶融化速率增大。在此基础上突破等粒径球形冰晶假设,分别考虑冰晶形状和粒径分布,并分析非球形冰晶的球形度和球形冰晶的粒径分布对冰晶融化特性的影响。结果表明:球形度在一定范围内对冰晶融化率有影响,当球形度在0.710~0.958之间时,随着球形度的增大,冰晶融化率减小;相比球形度,非球形冰晶的等效直径对冰晶融化率的影响更为显著;当冰晶的平均体积直径(MVD)不变时,粒径分布的不同导致压气机内同一位置的冰晶融化率偏差最大可达0.205;对于MVD相同而变异系数不同的粒径分布,其融化特性曲线前半部分由小粒径组分冰晶的融化占主导,变异系数较大的分布对应的融化率相对较高,后半部分由大粒径组分冰晶的融化占主导,变异系数较小的分布对应的融化率相对较高。
关键词
压气机
融化特性
冰晶
融化
率
球形度
朗缪尔分布
Keywords
compressor
melting characteristic
ice crystal melting ratio
sphericity
Langmuir distribution
分类号
V2 [航空宇航科学技术]
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职称材料
题名
影响冰淇淋融化特性的因素研究
被引量:
11
3
作者
杜立红
机构
山西农业大学食品科学与工程学院
出处
《山西农业大学学报(自然科学版)》
CAS
2004年第3期286-289,共4页
文摘
冰淇淋的抗融化性能是冰淇淋生产中非常重要的一项指标。主要从新型复合乳化稳定剂和配方中的营养素及加工条件等方面对冰淇淋融化特性的影响进行研究,试验采用对比试验设计。结果表明:新型复合乳化稳定剂的比例在0 4%为最佳配比;冰淇淋的抗融化性能随脂肪含量(6%~14%)和非脂乳固体含量(6 5%~14%)的增加而提高;而冰淇淋的抗融化性能随糖的含量(8%~20%)的增加而降低;冰淇淋的膨化率在80%~100%范围内、均质条件为60~70℃、15~20Mpa、4℃温度下老化4h等工艺条件可明显增加其抗融性。
关键词
冰淇淋
融化特性
影响因素
工艺条件
Keywords
The melt characteristic
Mixed emulsifiers
Resist the melting characteristic
Expanding rate
Ripeness
分类号
TS277 [轻工技术与工程—农产品加工及贮藏工程]
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职称材料
题名
电热除冰传热特性的结冰风洞实验研究
被引量:
26
4
作者
肖春华
桂业伟
杜雁霞
李军
机构
空气动力学国家重点实验室
中国空气动力研究与发展中心
出处
《实验流体力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第4期21-24,共4页
基金
国家自然科学基金资助项目(批准号:10672174
50906097)
文摘
利用结冰风洞设备和电加热除冰装置,采用实验的方法研究了不同加热模式、冷却时间、加热功率和冰脱落对传热特性的影响。研究表明:设置合理的冷却时间和加热功率,采用高功率的周期性加热模式比采用低功率的连续性加热模式更优越,不仅除冰时间更少,而且能量消耗也更少,从而为电热除冰系统加热模式的选取和传热特性的优化提供了实验依据。
关键词
电热除冰
传热
特性
融化特性
实验研究
结冰风洞
周期性加热
Keywords
electrothermal deicing
heat transfer characteristics
melting characteristics
experimental study
icing wind tunnel
periodic heating
分类号
V211.7 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
受热面上冰柱排的融化机理研究
被引量:
2
5
作者
衣永海
李维仲
机构
Key Lab. of Ocean Energy Utilization and Energy Conservation of Ministry of Edu.
出处
《太阳能学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第6期723-726,共4页
基金
国家自然科学基金(50476074)
文摘
利用受热面上的一排冰柱来模仿雪或霜层的多孔骨架在空气中的融化特性。通过流固界面耦合传热算法,利用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT对冰柱排融化过程进行了数值模拟。通过对冰柱排在不同受热温度、水平风速及冰柱与空气接触面积的情况下进行数值模拟,得到冰柱排在不同工况下的融化时间。结果表明:随底面受热温度的升高,融化时间有较为明显的缩短;水平风速(273K)的提高并没有明显地促进冰柱排的融化,主要是因为送风温度没有显著高于冰柱的熔点;当其它定解条件相同,在一定的冰柱与空气接触面积范围内,冰柱与空气的接触面积越大,其融化的速度也相对较快。
关键词
受热面
融化
时间
机理研究
接触面积
水平风速
数值模拟
受热温度
空气
计算流体动力学
送风温度
融化特性
融化
过程
耦合传热
流固界面
多孔骨架
定解条件
FLUENT
算法
速度
霜层
Keywords
Computational fluid dynamics
Computer simulation
Computer software
Metal melting
Solidification
分类号
TK511-55 [动力工程及工程热物理—热能工程]
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职称材料
题名
不同尺寸冰雹S波段双偏振雷达偏振量特征统计
被引量:
12
6
作者
吴举秀
潘佳文
魏鸣
顾瑜
机构
山东省气象防灾减灾重点实验室/山东省大气探测技术保障中心
厦门市海峡气象开放重点实验室/厦门市气象局
气象灾害预报预警与评估协同创新中心/南京信息工程大学
青岛市气象局
出处
《热带气象学报》
CSCD
北大核心
2022年第2期193-202,共10页
基金
山东省自然科学基金(ZR2020MD052)
国家自然科学基金(41675029)
+3 种基金
山东省气象局面上课题(2018sdqxm08)
山东省气象局重点课题(2021sdqxz09)
华东区域气象科技协同创新基金(QYHZ202101)
厦门市科技局项目(3502Z20214ZD4005)共同资助。
文摘
冰雹大小影响天气灾害的程度,为发展基于双偏振参量识别冰雹大小的算法,筛选了2019年、2020年山东省发生的33例冰雹事件,依据我国冰雹等级划分标准将其划分为小冰雹、大冰雹、特大冰雹,基于湿球0℃及冰雹融化特性确定了7个高度层,探讨了3类冰雹在不同高度层的双偏振参量分布特征,并获得了冰雹的偏振参量阈值。研究表明:在相同高度,冰雹越大雷达水平反射率因子Z_(h)中位数越大、差分反射率因子Z_(dr)中位数越小且基本为正值,但在-10~-20℃层,大冰雹的Z_(dr)中位数易呈现负值;相关系数CC中位数随冰雹增大或高度降低而减小,但特大冰雹在0℃层到H0℃-1 km(0℃层下1 km)之间由于融化比例较小CC反而会稍大;冰雹差分相移率K_(DP)中位数在0℃层以上为0°/km左右,在0℃层以下随高度降低冰雹融化而增加;大冰雹或特大冰雹基本特征是Z_(h)大、CC小、Z_(dr)小,CC可低至0.7以下,所有冰雹的Z_(dr)、K_(DP)可出现负值,小冰雹Z_(dr)大于0 dB的情况较多,特大冰雹Z_(dr)接近0 dB;-20℃层以上的Z_(h)、0~-20℃层的CC和Z_(h)、0℃层以下的CC、Z_(h)、Z_(dr)对冰雹大小比较敏感。
关键词
S波段双偏振雷达
冰雹偏振特征
冰雹大小识别
冰雹
融化特性
偏振参量阈值
Keywords
S-band dual polarization radars
polarization characteristics of hails
hail size discrimination
properties of melting hails
threshold of polarization parameters
分类号
P412.25 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
微小冰晶融化特性的实验与数值模拟研究
钟富豪
刘秀芳
刘森云
陈佳军
魏震
侯予
《中南大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
冰晶颗粒在低压压气机中的融化特性
贾惟
张峰
杨博文
郑淼
《北京航空航天大学学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
3
影响冰淇淋融化特性的因素研究
杜立红
《山西农业大学学报(自然科学版)》
CAS
2004
11
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职称材料
4
电热除冰传热特性的结冰风洞实验研究
肖春华
桂业伟
杜雁霞
李军
《实验流体力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010
26
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职称材料
5
受热面上冰柱排的融化机理研究
衣永海
李维仲
《太阳能学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010
2
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职称材料
6
不同尺寸冰雹S波段双偏振雷达偏振量特征统计
吴举秀
潘佳文
魏鸣
顾瑜
《热带气象学报》
CSCD
北大核心
2022
12
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