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原文传递一种冰粘附法向力测试方法及装置

专利名称：	一种冰粘附法向力测试方法及装置
摘要：	本发明公开了一种冰粘附法向力测试方法及装置。包括：低温制冷环境箱(1)，喷头(2)，以及安装在低温制冷环境箱(1)内的密闭气箱(3)、待测试样(4)、紧固件(5)、密闭气箱金属多孔盖板(7)、固定夹具(8)、高敏气压传感器(9)；还包括可调控气压泵(10)、充气套筒(11)、计算机(13)；本发明填补了目前无准确测量冰粘附法向力方法和装置的空白，对航空、风力机等领域的防覆冰技术的发展具有重要的实践意义，且对学术研究也具有重要的科学意义。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京航空航天大学
发明人：	沈一洲;陶杰;侯文卿;江家威;贾振峰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910085956.9
公开号：	CN109765175A
代理机构：	北京恒创益佳知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	付金豹
分类号：	G01N19/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N19
申请人地址：	211106 江苏省南京市秦淮区御道街29号
主权项：	1.一种冰粘附法向力测试装置，其特征在于，包括：低温制冷环境箱(1)，喷头(2)，以及安装在低温制冷环境箱(1)内的密闭气箱(3)、待测试样(4)、紧固件(5)、密闭气箱金属多孔盖板(7)、固定夹具(8)、高敏气压传感器(9)；还包括可调控气压泵(10)、充气套筒(11)、计算机(13)；所述的喷头(2)安装于低温制冷环境箱顶层，用于向待测试样(4)表面喷射过冷蒸馏，所述的密闭气箱的顶层是可替换不同规格的密闭气箱金属多孔顶盖，密闭气箱(3)的一侧开孔连接充气套筒(11)，由可调控气压泵(10)通过所述充气套筒(11)向密闭气箱(3)内充气；密闭气箱(3)除顶部的密闭气箱金属多孔顶盖外其余部位保持气密，密闭气箱内壁装有高敏气压传感器(9)并连接至计算机上，实时向计算机传输数据；所述的待测试样(4)具有与密闭气箱金属多孔顶盖完全对应的多孔形状特征；所述固定夹具(8)用于将待测试样固定于密闭气箱金属多孔顶盖上。 2.根据权利要求1所述的冰粘附法向力测试装置，其特征在于：喷头(2)的喷射速度为0.5m/s～15m/s可调，喷射用的蒸馏水为低于0℃的过冷水。 3.根据权利要求1所述的冰粘附法向力测试装置，其特征在于：所述低温制冷环境箱(1)温度变化范围为0℃～-50℃。 4.根据权利要求1所述的冰粘附法向力测试装置，其特征在于：还包括可调控支台(12)，将可调控气压泵(10)固定在可调控支台(12)上面，调整其高度。 5.根据权利要求1所述的冰粘附法向力测试装置，其特征在于：密闭气箱金属多孔顶盖7尺寸为20mm×20mm～60mm×60mm，均匀开孔，且孔的直径为1mm，密度为25/100mm2；厚度范围为0.5mm～1mm。 6.根据权利要求1所述的冰粘附法向力测试装置，其特征在于：所述的高敏气压传感器(11)与密闭气箱(3)通过螺钉紧密连接在一起。 7.根据权利要求1-6任一冰粘附法向力测试装置的测试方法，其特征在于包括以下步骤： 1)将具有多孔形状特征的待测试样置于密闭气箱金属多孔盖板上，保持待测试样与多孔金属盖板对齐，以确保孔隙位置完全重合； 2)设置低温制冷环境箱温度，关闭低温制冷环境箱的门，用喷头向试样表面喷射过冷水汽，并观察水汽在待测试样表面的结冰过程，直至完全形成冰柱，关闭喷头阀门； 3)打开充气套筒阀门，利用气压泵匀速向密闭气箱中充气，直至冰脱离待测试样表面，计算机记录冰脱离待测试样表面时的气压大小，随后关闭气压泵停止充气； 4)计算得出待测试样表面冰粘附的法向力值。 8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于：所述步骤4)，根据如下公式：式中，τ为冰粘附法向力；P为计算机记录冰脱离待测试样表面时所需的气压大小；S1为试样与冰接触面上孔隙的总面积大小；S2为试样与冰接触面上除了孔隙剩余的面积大小；计算得出待测试样表面冰粘附的法向力值。 9.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于：所述步骤2)的喷头向试样表面喷射过冷水汽，确保过冷水汽结冰在试样表面且覆盖住待测试样的孔隙，但不能够覆盖至待测试样边缘的固定夹具。 10.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于：所述步骤2)的所述冰柱的冰型为明冰、霜冰、混合冰，且冰柱的厚度为1mm～2mm。
所属类别：	发明专利