[发明专利]一种基于叶片结冰实验的压力测试系统及方法

说明书

一种基于叶片结冰实验的压力测试系统及方法，系统包括氮气瓶、储气罐、气泵、压力扫描阀及测压抑冰转换器，氮气瓶用于驱动测压抑冰转换器内的多孔滑块换位，实现测压与抑冰的转换；气泵用于储气罐补气；储气罐通过卸压排气以抑制叶片测压孔结冰堵塞；压力扫描阀用于测量叶片表面压力。方法为：计算储气罐的抑冰设定压力；按照抑冰设定压力误差高限进行补气；将测压抑冰转换器调整到抑冰位，由储气罐采用间歇式卸压排气方式清除叶片测压孔内的水，避免水在测压孔内结冰，当储气罐内的实际压力低于抑冰设定压力的误差下限时，则执行补气动作；当叶片表面开始结冰后，将测压抑冰转换器调整到测压位，由压力扫描阀采集叶片表面压力。

技术领域

本发明属于风洞实验技术领域，特别是涉及一种基于叶片结冰实验的压力测试系统及方法。

背景技术

在航空领域，飞机在结冰气象条件下飞行时，容易在机翼、发动机进气道、叶片等部件发生结冰现象，特别是机翼前缘表面结冰时，会引起翼型阻力增大，进而导致升力和临界攻角减小，轻则造成飞机失速，重则会导致飞机最大升力小于自身重力，结果就是机毁人亡。因此，为了满足适航要求，了解机翼结冰过程对气动力的影响非常重要。

此外，在民用风机发电领域，叶片的气动性能直接关系到风力机的工作效率，而在结冰气象条件下，会在叶片表面凝结冰层，进而造成风力机的工作效率降低，最终导致发电量不足。因此，风力机叶片表面的结冰对其性能影响的研究迫在眉睫。

在国外，很早就注意到飞机结冰问题，并且对飞机结冰进行了大量的试验和数值模拟研究，同时开展了对大水滴结冰的试验和数值模拟以及全尺度翼型结冰模拟等，形成了许多比较成熟的数值分析软件和完备的冰风洞试验条件。在国内，对飞机结冰的研究起步较晚，主要是对翼面结冰过程的数值模拟，以及水滴撞击特性、传质传热效应对结冰影响的分析等，并且对于叶片结冰也主要在于冰型研究，以及对叶片结冰时的测力研究，但对传统的叶片测压却无法在结冰实验中应用，主要原因在于叶片结冰时会堵塞叶片表面的测压孔，导致在叶片结冰实验中只能进行宏观测力，但叶片结冰对叶片局部微观气动影响是无法从宏观测力中获得，只能依靠测压方式获得。因此，为了研究叶片结冰对叶片局部微观气动的影响，设计一套能够在叶片结冰实验中应用的压力测试系统及方法势在必行。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于叶片结冰实验的压力测试系统及方法，能够在叶片结冰实验中有效抑制叶片测压孔结冰堵塞，同时不会影响叶片结冰实验中叶片表面的正常结冰，实现了在叶片结冰实验中测量叶片表面压力的目的，为研究叶片结冰对叶片局部微观气动的影响提供了可行性方案。