[发明专利]大流量范围均匀性喷水雾化装置及喷水雾化方法

说明书

本发明涉及飞机试验技术领域，具体提供了大流量范围均匀性喷水雾化装置及喷水雾化方法，对喷杆上的喷嘴采用“分组+单控”组合控制的方式，实现了冰风洞喷水雾化的均匀性，通过控制喷嘴的数量、间距和排布方式来优化喷水方式，使喷嘴按六边形排布，在需要满足不同的喷水流量范围时以对应的方案开启喷嘴，在保证水滴尺寸的同时，实现了1.5g/s～80g/s的宽范围液态水含量精确控制，同时解决了现有方案中喷水雾化装置维修保养困难的问题。

技术领域

本发明涉及飞机试验技术领域，特别涉及大流量范围均匀性喷水雾化装置及喷水雾化方法。

背景技术

地面冰风洞是进行飞机/发动机结冰机理和防(除)冰技术的重要试验研制手段，喷水雾化装置是地面冰风洞的重要组成部分，喷水雾化装置所喷射雾化水的均匀性直接关系到风洞内雾化水的均匀性从而直接关系到整个结冰/防冰试验的成败。发动机不同状态的结冰/防冰试验所要求空气中的含水量又有非常大的差别，从而造成喷水雾化装置的流量范围很大，最大值是最小值的50多倍。既要保证喷水流量的大范围又要保证冰风洞内气体所含雾化水的均匀性是非常困难的。

现有的喷水雾化装置及方法具有如下缺陷：

1、喷嘴为分组排列，每次只能按组开启，整个流量范围为3g/s～80g/s，只能实现阶梯式流量调节，不能满足整个范围的全覆盖；

2、均匀性不能满足要求，经常喷出的水雾在后方均匀性检查网形成几个孤立的冰圆，不是在整个检查网上形成均匀的冰层；

3、喷水雾化装置的保养维护均非常困难。

发明内容

为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，本发明提供了大流量范围均匀性喷水雾化装置，包括：

n根喷杆，n≥3；

i_total个喷嘴，所述喷嘴呈正六边形排布，每排喷嘴通过一根喷杆供水，位于顶端的喷杆上的喷嘴数量i_top＝(n+1)/2，位于中间的喷杆上的喷嘴数量i_mid＝n，i_total＝n²-i_top(i_top-1)，所述喷杆上的喷嘴数量从位于两端的喷杆到位于中间的喷杆依次递增。

优选的，喷杆数量n＝9，喷嘴总数i_total＝61，位于顶端和底端的喷杆上的喷嘴数量为9，其中，位于中心的喷嘴A为单控喷嘴，位于正六边形的三条既是对角线也是中心对称轴上的喷嘴中，与位于中心的喷嘴A相隔一个喷嘴的喷嘴B以及相隔两个喷嘴的喷嘴C为单控喷嘴，位于正六边形的三条非对角线的中心对称轴上的喷嘴D均为单控喷嘴。

优选的，相邻喷杆之间的距离相等，相邻喷嘴之间的距离相等。

本发明还提供了大流量范围均匀性喷水雾化控制方法，包括如下步骤：

步骤一，根据整个截面所要求的粒径大小确定喷嘴型号，根据喷嘴的流量以及所要求的流量范围确定需要的喷嘴数量；

步骤二，将喷嘴呈正六边形排布以保证均匀性要求，根据确定的喷嘴数量以及每个喷嘴的覆盖面来确定每根喷杆上的喷嘴数量以及相邻两根喷杆之间的距离，其中位于顶端的喷杆上的喷嘴数量i_top和喷杆数量n的关系为i_top＝(n+1)/2，位于中间的喷杆上的喷嘴数量i_mid和喷杆数量n相等；

步骤三，将所要求的流量范围分成若干区间，并根据喷嘴流量Q_喷确定在不同流量区间下各需要的最少喷嘴数量及其位置，进而确定需要单控的喷嘴的数量及其位置。

优选的，粒径大小为20μm～50μm，所要求的流量范围为1.5g/s～80g/s。