一種過(guò)冷大水滴結(jié)冰探測(cè)器的設(shè)計(jì)方法及探測(cè)器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于過(guò)冷水滴運(yùn)動(dòng)與撞擊的數(shù)值計(jì)算方法設(shè)計(jì)過(guò)冷大水滴(SLD)結(jié)冰探測(cè)器外形的方法?，F(xiàn)有結(jié)冰探測(cè)器通過(guò)探測(cè)大氣中的液態(tài)水含量、溫度等信息，進(jìn)一步分析是否存在結(jié)冰條件。本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有探測(cè)方式只對(duì)液態(tài)水含量敏感，而不能區(qū)分水滴粒徑，無(wú)法用于SLD結(jié)冰探測(cè)的問(wèn)題。其包括第一凸起和后部，第一凸起和后部之間通過(guò)凹槽相連。本發(fā)明設(shè)計(jì)出曲率變化的探測(cè)器構(gòu)型，使得常規(guī)水滴條件下，水滴將全部撞擊到構(gòu)型的前部，整個(gè)探測(cè)器上只有一個(gè)連續(xù)的撞擊區(qū)域；在SLD條件下，除了前面部分有過(guò)冷水滴撞上以外，后面也將遇到過(guò)冷水滴的撞擊，這將表現(xiàn)為探測(cè)器出現(xiàn)多個(gè)不連續(xù)的結(jié)冰區(qū)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種過(guò)冷大水滴結(jié)冰探測(cè)器的設(shè)計(jì)方法及探測(cè)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及航空探測(cè)領(lǐng)域，尤其是一種過(guò)冷大水滴結(jié)冰探測(cè)器的設(shè)計(jì)方法及探測(cè) 器。本發(fā)明能夠有效確定飛行環(huán)境中是否存在過(guò)冷大水滴，從而為飛行器結(jié)冰安全防護(hù)提 供保障。

【背景技術(shù)】
[0002] 大氣高空中存在低于零度，但還屬于液態(tài)的過(guò)冷水滴，這種水滴稍微受到干擾就 可能迅速凍結(jié)。當(dāng)飛機(jī)穿過(guò)含有過(guò)冷水滴的云層時(shí)，過(guò)冷水滴撞擊到飛機(jī)表面，將會(huì)發(fā)生結(jié) 冰現(xiàn)象，結(jié)冰是飛行安全的重要隱患之一。過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，研究者曾認(rèn)為飛機(jī)結(jié) 冰主要是由直徑小于50 μ m的過(guò)冷小水滴引起的，研究工作也主要針對(duì)過(guò)冷小水滴進(jìn)行， 1994年美國(guó)鷹航空難及之后一系列由于SLD(Supercooled Large Droplet,泛指直徑大于 50 μ m的過(guò)冷水滴）結(jié)冰導(dǎo)致的空難使人們認(rèn)識(shí)到，SLD結(jié)冰廣泛存在于飛行實(shí)踐中，對(duì)飛 行安全造成的危害往往比小水滴結(jié)冰更大。
[0003] 現(xiàn)在的結(jié)冰探測(cè)器只能探測(cè)大氣中是否存在結(jié)冰條件，而不能探測(cè)大氣中是否存 在SLD，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有探測(cè)器的方法是：探測(cè)大氣中的液態(tài)水含量、溫度等信息，分析是否存 在結(jié)冰條件，在飛機(jī)機(jī)體上出現(xiàn)結(jié)冰之前而發(fā)出告警信號(hào)?，F(xiàn)有方法只對(duì)液態(tài)水含量敏感， 不能區(qū)分水滴粒徑，這就使得現(xiàn)有的這些探測(cè)器都不能用于SLD結(jié)冰環(huán)境識(shí)別。
[0004] 華中科技大學(xué)的葛俊峰、許一飛、周燦等人對(duì)SLD結(jié)冰探測(cè)器設(shè)計(jì)進(jìn)行了探索，他 們的提出了兩種SLD結(jié)冰探測(cè)器外形的設(shè)計(jì)方法，一種是利用對(duì)SLD分裂性能的一些猜想 設(shè)計(jì)多種外形，依靠實(shí)驗(yàn)方法來(lái)確定外形，這種方法缺乏外形曲率設(shè)計(jì)的依據(jù)，通過(guò)大量的 實(shí)驗(yàn)挑選符合條件的外形設(shè)計(jì)方法周期長(zhǎng)，成本高；第二種方法是利用SLD撞擊到前緣緩 慢流入凹槽、再流向后梭側(cè)壁結(jié)冰的猜想設(shè)計(jì)外形曲線，這種方法與前一種方法一樣，缺乏 外形曲率設(shè)計(jì)的依據(jù)，同樣具有設(shè)計(jì)、驗(yàn)證周期長(zhǎng)，成本高的缺點(diǎn)，且這種方法對(duì)過(guò)冷水滴 溫度依賴強(qiáng)，如果溫度很低，就算有SLD撞擊到前緣也會(huì)立刻結(jié)冰，不會(huì)流到凹槽和后梭， 這種方法實(shí)際上不可行。另外，這兩種方法均基于對(duì)SLD結(jié)冰與常規(guī)結(jié)冰的結(jié)冰特性的一 些猜想進(jìn)行外形設(shè)計(jì)，但是結(jié)冰特性除了與水滴粒徑大小相關(guān)外，還與溫度、液態(tài)水含量等 其他條件相關(guān)，依賴結(jié)冰特性的設(shè)計(jì)方法不能完全區(qū)分SLD與常規(guī)水滴結(jié)冰。
[0005] 綜上所述，現(xiàn)有成熟結(jié)冰探測(cè)器只能探測(cè)大氣中是否存在結(jié)冰條件，而不能探測(cè) 大氣中是否存在SLD ;現(xiàn)有SLD結(jié)冰探測(cè)器的外形設(shè)計(jì)方法均依賴設(shè)計(jì)者的一些猜想，缺乏 設(shè)計(jì)依據(jù)，設(shè)計(jì)、驗(yàn)證周期長(zhǎng)，成本高，且存在一些設(shè)計(jì)上的缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 現(xiàn)有結(jié)冰探測(cè)器通過(guò)探測(cè)大氣中的液態(tài)水含量、溫度等信息，進(jìn)一步分析是否存 在結(jié)冰條件。本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有探測(cè)方式只對(duì)液態(tài)水含量敏感，而不能區(qū)分水滴 粒徑，無(wú)法用于SLD結(jié)冰探測(cè)的問(wèn)題。本發(fā)明提供一種基于過(guò)冷水滴運(yùn)動(dòng)與撞擊的數(shù)值計(jì) 算方法設(shè)計(jì)過(guò)冷大水滴（SLD)結(jié)冰探測(cè)器外形的方法，即一種過(guò)冷大水滴結(jié)冰探測(cè)器的設(shè) 計(jì)方法及探測(cè)器。本發(fā)明的發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有探測(cè)方式只對(duì)液態(tài)水含量敏感，而不能 區(qū)分水滴粒徑，無(wú)法用于SLD結(jié)冰探測(cè)的問(wèn)題。與常規(guī)水滴結(jié)冰相比，SLD結(jié)冰對(duì)飛機(jī)飛行 安全的危害更加嚴(yán)重，因此，采用合適的方法探測(cè)到飛行環(huán)境中是否存在SLD，對(duì)結(jié)冰條件 下的飛行安全具有非常實(shí)用的工程意義。本發(fā)明公開(kāi)了一種過(guò)冷大水滴結(jié)冰探測(cè)器的設(shè)計(jì) 方法及探測(cè)器，本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法利用SLD比常規(guī)水滴慣性大，水滴軌跡偏離運(yùn)行軌跡慢 的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出曲率變化的探測(cè)器構(gòu)型，使得常規(guī)水滴條件下，水滴將全部撞擊到構(gòu)型的前 部，整個(gè)探測(cè)器上只有一個(gè)連續(xù)的撞擊區(qū)域；在SLD條件下，除了前面部分有過(guò)冷水滴撞上 以外，后面也將遇到過(guò)冷水滴的撞擊，這將表現(xiàn)為探測(cè)器出現(xiàn)多個(gè)不連續(xù)的結(jié)冰區(qū)域。通過(guò) 結(jié)冰區(qū)域數(shù)來(lái)確定飛行環(huán)境中是否存在SLD，從而為飛機(jī)結(jié)冰安全防護(hù)提供輸入條件。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種過(guò)冷大水滴結(jié)冰探測(cè)器的設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟：
[0009] (1)設(shè)計(jì)一個(gè)探測(cè)器構(gòu)型，該探測(cè)器構(gòu)型包括第一凸起和后部，所述第一凸起和后 部之間通過(guò)凹槽相連，其中，所述后部由若干個(gè)第二凸起組成，所述第二凸起之間通過(guò)凹槽 相連；
[0010] (2)對(duì)步驟1設(shè)計(jì)的探測(cè)器構(gòu)型進(jìn)行常規(guī)水滴下的水滴撞擊特性計(jì)算，以及過(guò)冷 大水滴條件下的水滴撞擊特性計(jì)算；
[0011] (3)若步驟2的結(jié)果表明，在常規(guī)水滴及過(guò)冷大水滴條件下，第一凸起和后部上均 有水滴撞擊到的話，說(shuō)明在常規(guī)水滴和SLD條件下，第一凸起和后部會(huì)發(fā)生結(jié)冰，就無(wú)法識(shí) 別過(guò)冷大水滴條件，抬高第一凸起的高度或降低后部中第二凸起的高度，得到新的探測(cè)器 構(gòu)型，將得到的新的探測(cè)器構(gòu)型返回步驟2分別進(jìn)行常規(guī)水滴下和過(guò)冷大水滴條件下的水 滴撞擊特性計(jì)算；
[0012] 若在常規(guī)水滴及過(guò)冷大水滴條件下，后部上均沒(méi)有水滴撞擊到的話，說(shuō)明在常規(guī) 水滴和SLD條件下，后部的第二凸起都不會(huì)發(fā)生結(jié)冰，也無(wú)法識(shí)別過(guò)冷大水滴條件，降低第 一凸起的高度或抬高后部中第二凸起的高度，得到新的探測(cè)器構(gòu)型，將得到的新的探測(cè)器 構(gòu)型返回步驟2分別進(jìn)行常規(guī)水滴下和過(guò)冷大水滴條件下的水滴撞擊特性計(jì)算；
[0013] 若在常規(guī)水滴條件下，水滴只撞擊在探測(cè)器構(gòu)型的第一凸起上，而在SLD條件下， 第一凸起和后部上均有水滴撞擊到，表明該探測(cè)器構(gòu)型符合要求，結(jié)束設(shè)計(jì)，即可。
[0014] 所述步驟3中，通過(guò)探測(cè)器構(gòu)型是否存在多個(gè)不連續(xù)的結(jié)冰區(qū)域判斷是否存在過(guò) 冷大水滴，通過(guò)探測(cè)器構(gòu)型后部的結(jié)冰情況區(qū)分過(guò)冷大水滴和常規(guī)水滴。
[0015] 所述步驟1中，所述后部由一個(gè)第二凸起組成，所述第一凸起與第二凸起之間通 過(guò)凹槽相連。
[0016] 所述步驟3中，所述第一凸起的高度和后部的高度基于常規(guī)水滴下和過(guò)冷大水滴 條件下的水滴撞擊特性計(jì)算結(jié)果。
[0017] 一種過(guò)冷大水滴結(jié)冰探測(cè)器，包括第一凸起和后部，所述第一凸起和后部之間通 過(guò)凹槽相連，所述后部由若干個(gè)第二凸起組成，所述第二凸起之間通過(guò)凹槽相連。
[0018] 所述后部由一個(gè)第二凸起組成，所述第一凸起與第二凸起之間通過(guò)凹槽相連。該 結(jié)構(gòu)形成前凸起、中凹進(jìn)、后凸起的構(gòu)型。
[0019] 所述第一凸起能在常規(guī)水滴和SLD條件下結(jié)冰；所述后部的第二凸起在常規(guī)水滴 條件下部不結(jié)冰，在過(guò)冷大水滴條件下能結(jié)冰。
[0020] 所述后部由一個(gè)第二凸起組成，所述第一凸起與第二凸起之間通過(guò)凹槽相連。
[0021] 針對(duì)前述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種過(guò)冷大水滴結(jié)冰探測(cè)器的設(shè)計(jì)方法及探測(cè)器。本 發(fā)明的方法中，設(shè)計(jì)一個(gè)曲率變化的探測(cè)器構(gòu)型，使得常規(guī)水滴條件下，水滴將全部撞擊到 構(gòu)型的前部（即第一凸起上），整個(gè)探測(cè)器上只有一個(gè)連續(xù)的撞擊區(qū)域；而在過(guò)冷大水滴條 件下，除了前部（即第一凸起上）有過(guò)冷水滴撞上以外，后部也將遇到過(guò)冷水滴的撞擊，在 探測(cè)器上從而表現(xiàn)出多個(gè)不連續(xù)的結(jié)冰區(qū)域。
[0022] 以最簡(jiǎn)單的三個(gè)撞擊區(qū)域?yàn)槔?，該探測(cè)器包括第一凸起和第二凸起，第一凸起與 第二凸起通過(guò)凹槽相連，即該探測(cè)器由兩個(gè)凸起部分組成，以第一凸起作為前凸起部分，以 第二凸起作為后凸起部分。探測(cè)器的前凸起部分在常規(guī)過(guò)冷水滴下會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰，而后凸起 部分不會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象；而在SLD條件下，探測(cè)器的前凸起部分和后凸起部分均會(huì)出現(xiàn)結(jié) 冰情況。通過(guò)探測(cè)器不同位置的結(jié)冰情況來(lái)探測(cè)是否存在結(jié)冰條件，同時(shí)區(qū)分出SLD結(jié)冰 與常規(guī)過(guò)冷水滴的結(jié)冰。采用本發(fā)明的探測(cè)器，常規(guī)水滴只能撞擊在探測(cè)器前凸起部分 (即第一凸起），SLD情況下則即可以撞擊到探測(cè)器的后部上，通過(guò)結(jié)冰位置的不同來(lái)識(shí)別 SLD結(jié)冰。
[0023] 本發(fā)明中，第一凸起、凹槽、后部形成前面凸起、中間凹進(jìn)去、后部再凸起的構(gòu)型， 從而形成凹凸曲線的斜率變化，而凹凸曲線的斜率變化正是本發(fā)明設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。通過(guò) 對(duì)探測(cè)器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使得SLD條件下，水滴能一部分撞擊到第一凸起上，一部分撞擊到后 部上。
[0024] 本發(fā)明中，首先設(shè)計(jì)出一個(gè)探測(cè)器構(gòu)型，并分別計(jì)算其在常規(guī)水滴下和過(guò)冷大水 滴條件下的水滴撞擊特性計(jì)算。
[0025] 根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，若在常規(guī)水滴及過(guò)冷大水滴條件下，第一凸起和后部上均有水 滴撞擊到的話，表明在常規(guī)水滴和SLD條件下，前后凸起部分都會(huì)發(fā)生結(jié)冰，就無(wú)法識(shí)別過(guò) 冷大水滴條件。在該種情況下，需要對(duì)構(gòu)型進(jìn)行改進(jìn)，這種情況說(shuō)明后凸起部分斜率凸起的 太多，可通過(guò)適當(dāng)抬高前凸部分高度或降低后凸部分高度的方法得到新的構(gòu)型，將得到的 新的探測(cè)器構(gòu)型再重復(fù)進(jìn)行常規(guī)水滴下和過(guò)冷大水滴條件下的水滴撞擊特性計(jì)算。
[0026] 若在常規(guī)水滴及過(guò)冷大水滴條件下，后部上均沒(méi)有水滴撞擊到的話，說(shuō)明在常規(guī) 水滴和SLD條件下，后部的第二凸起都不會(huì)發(fā)生結(jié)冰，也無(wú)法識(shí)別過(guò)冷大水滴條件。因此， 需要對(duì)構(gòu)型進(jìn)行改進(jìn)，這種情況說(shuō)明后凸起部分斜率凸起的太少，降低第一凸起的高度或 抬高后部中第二凸起的高度，得到新的探測(cè)器構(gòu)型，將得到的新的探測(cè)器構(gòu)型返回步驟2 分別進(jìn)行常規(guī)水滴下和過(guò)冷大水滴條件下的水滴撞擊特性計(jì)算。
[0027] 若在常規(guī)小水滴條件下，水滴只撞擊在探測(cè)器構(gòu)型的第一凸起上，而不撞擊在后 部上，而在SLD條件下，第一凸起和后部的第二凸起均有水滴撞擊到，這表明，該構(gòu)型在SLD 條件下，后部會(huì)結(jié)冰，而在常規(guī)水滴條件下，后部的第二凸起不會(huì)結(jié)冰，則此構(gòu)型符合要求， 該構(gòu)型即為所需設(shè)計(jì)的構(gòu)型，結(jié)束設(shè)計(jì)。
[0028] 本發(fā)明中的探測(cè)器包括兩個(gè)或多個(gè)凹凸面，各連接部分的斜率和高度通過(guò)不同粒 徑條件下水滴的撞擊特性的差異來(lái)確定。本發(fā)明利用SLD與常規(guī)水滴撞擊特性不同的特 點(diǎn)，通過(guò)是否存在多個(gè)不連續(xù)的結(jié)冰區(qū)域來(lái)判斷是否存在SLD，以及探測(cè)器構(gòu)型后部的結(jié)冰 情況來(lái)區(qū)分SLD與常規(guī)水滴的結(jié)冰。
[0029] 現(xiàn)有方法基于SLD條件下可能存在過(guò)冷水溢流導(dǎo)致結(jié)冰特性不一致等猜想進(jìn)行 SLD結(jié)冰探測(cè)器外形設(shè)計(jì)，但是結(jié)冰特性除了與水滴粒徑大小相關(guān)外，還與溫度、液態(tài)水含 量等其他條件相關(guān)，結(jié)冰特性的不同并不能完全區(qū)分SLD與常規(guī)水滴，而水滴撞擊特性則 與溫度、液態(tài)水含量等條件無(wú)關(guān)，因而本發(fā)明基于水滴撞擊特性的探測(cè)器外形設(shè)計(jì)方法，能 更好的區(qū)分SLD與常規(guī)小水滴的區(qū)別?，F(xiàn)有SLD結(jié)冰探測(cè)器的外形曲率設(shè)計(jì)方法缺乏設(shè)計(jì) 依據(jù)，過(guò)多的實(shí)驗(yàn)帶來(lái)設(shè)計(jì)過(guò)程周期長(zhǎng)、費(fèi)用高的缺陷，而本發(fā)明通過(guò)水滴撞擊計(jì)算分析的 方法設(shè)計(jì)曲線，不需要生產(chǎn)多個(gè)曲率變化外形進(jìn)行大量試驗(yàn)來(lái)挑選，極大地節(jié)約了成本和 設(shè)計(jì)周期，具有顯著的進(jìn)步。
[0030] 申請(qǐng)人:通過(guò)研究SLD與常規(guī)過(guò)冷水滴下結(jié)冰的特點(diǎn)，通過(guò)設(shè)計(jì)一種新的探測(cè)器構(gòu) 型，從而探測(cè)出飛行環(huán)境中是否存在SLD條件，為飛行器結(jié)冰防護(hù)提供準(zhǔn)確的輸入條件，對(duì) 飛行器結(jié)冰條件下的安全飛行具有顯著的進(jìn)步意義。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031] 本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中：
[0032] 圖1為第一種探測(cè)器構(gòu)型在常規(guī)水滴（水滴直徑d = 20微米）條件下的水滴軌 跡圖。
[0033] 圖2為第一種探測(cè)器構(gòu)型在過(guò)冷大水滴（水滴直徑d = 100微米）條件下的水滴 軌跡圖。
[0034] 圖3為第二種探測(cè)器構(gòu)型在常規(guī)水滴（水滴直徑d = 20微米）條件下的水滴軌 跡圖。
[0035] 圖4為第二種探測(cè)器構(gòu)型在過(guò)冷大水滴（水滴直徑d = 100微米）條件下的水滴 軌跡圖。
[0036] 圖5為第三種探測(cè)器構(gòu)型在常規(guī)水滴（水滴直徑d = 20微米）條件下的水滴軌 跡圖。
[0037] 圖6為第三種探測(cè)器構(gòu)型在過(guò)冷大水滴（水滴直徑d = 100微米）條件下的水滴 軌跡圖。
[0038] 圖7為第四種探測(cè)器構(gòu)型在常規(guī)水滴（水滴直徑d = 20微米）條件下的水滴軌 跡圖。
[0039] 圖8為第四種探測(cè)器構(gòu)型在過(guò)冷大水滴（水滴直徑d = 100微米）條件下的水滴 軌跡圖。

【具體實(shí)施方式】
[0040] 本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0041] 本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的 替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子 而已。
[0042] 實(shí)施例1
[0043] 一、制定過(guò)冷大水滴探測(cè)器構(gòu)型的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
[0044] 設(shè)計(jì)一個(gè)曲率變化的探測(cè)器構(gòu)型，使得其在常規(guī)水滴條件下，水滴將全部撞擊到 構(gòu)型的前部，整個(gè)探測(cè)器上只有一個(gè)連續(xù)的撞擊區(qū)域。而在SLD條件下，除了前面部分有過(guò) 冷水滴撞上以外，后面也將遇到過(guò)冷水滴的撞擊，表現(xiàn)為探測(cè)器出現(xiàn)多個(gè)不連續(xù)的結(jié)冰區(qū) 域。
[0045] 以下均以最簡(jiǎn)單的三個(gè)撞擊區(qū)域?yàn)槔?，設(shè)計(jì)一個(gè)探測(cè)器構(gòu)型，該探測(cè)器構(gòu)型包括 第一凸起和后部，后部由一個(gè)第二凸起組成，第一凸起與第二凸起之間通過(guò)凹槽相連。即該 探測(cè)器由兩個(gè)凸起部分組成，形成不同過(guò)渡段斜率的探測(cè)器構(gòu)型。該探測(cè)器構(gòu)型的設(shè)計(jì)目 標(biāo)在于：探測(cè)器構(gòu)型后凸起部分（即第二凸起）在常規(guī)過(guò)冷水滴條件下不會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰情況， 而在SLD條件下會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰情況，構(gòu)型前凸起部位（即第一凸起）在不同過(guò)冷水滴條件下， 都會(huì)結(jié)冰。通過(guò)不同位置的結(jié)冰情況來(lái)探測(cè)是否存在結(jié)冰條件，并區(qū)分SLD與常規(guī)水滴的 結(jié)冰。即常規(guī)水滴只能撞擊在探測(cè)器構(gòu)型的第一凸起上，而過(guò)冷大水滴則可以撞擊到第二 凸起上，從而通過(guò)結(jié)冰位置的不同，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大水滴結(jié)冰探測(cè)的識(shí)別。
[0046] 二、為了使得SLD條件下，水滴能一部分撞擊到前面部分，一部分撞擊到后面部 分。探測(cè)器構(gòu)型必須是前面凸起、中間凹進(jìn)去、后面再凸起的構(gòu)型，凹凸曲線的斜率變化是 設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。本實(shí)施例中，以一個(gè)類(lèi)似于橢圓狀的物體中間帶一個(gè)曲率連續(xù)變化的凹 槽為初始構(gòu)型，進(jìn)行過(guò)冷水滴撞擊特性計(jì)算，計(jì)算方法如下所述。
[0047] 過(guò)冷水滴撞擊特性計(jì)算方法主要包含兩部分：空氣流場(chǎng)計(jì)算方法、水滴撞擊計(jì)算 方法。
[0048] (1)探測(cè)器周?chē)諝饬鲌?chǎng)計(jì)算方法
[0049] 進(jìn)行結(jié)冰探測(cè)器氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)，需要計(jì)算探測(cè)器周?chē)目諝饬鲌?chǎng)。
[0050] ①控制方程
[0051] 空氣流場(chǎng)計(jì)算的控制方程為低速粘流的時(shí)均N-S方程，其通用形式為：
[0052]

【權(quán)利要求】
1. 一種過(guò)冷大水滴結(jié)冰探測(cè)器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 設(shè)計(jì)一個(gè)探測(cè)器構(gòu)型，該探測(cè)器構(gòu)型包括第一凸起和后部，所述第一凸起和后部 之間通過(guò)凹槽相連，其中，所述后部由若干個(gè)第二凸起組成，所述第二凸起之間通過(guò)凹槽相 連； (2) 對(duì)步驟1設(shè)計(jì)的探測(cè)器構(gòu)型進(jìn)行常規(guī)水滴下的水滴撞擊特性計(jì)算，以及過(guò)冷大水 滴條件下的水滴撞擊特性計(jì)算； (3) 若步驟2的結(jié)果表明，在常規(guī)水滴及過(guò)冷大水滴條件下，第一凸起和后部上均有水 滴撞擊到的話，說(shuō)明在常規(guī)水滴和SLD條件下，第一凸起和后部均會(huì)發(fā)生結(jié)冰，就無(wú)法識(shí)別 過(guò)冷大水滴條件，抬高第一凸起的高度或降低后部中第二凸起的高度，得到新的探測(cè)器構(gòu) 型，將得到的新的探測(cè)器構(gòu)型返回步驟2分別進(jìn)行常規(guī)水滴下和過(guò)冷大水滴條件下的水滴 撞擊特性計(jì)算； 若在常規(guī)水滴及過(guò)冷大水滴條件下，后部上均沒(méi)有水滴撞擊到的話，說(shuō)明在常規(guī)水滴 和SLD條件下，后部的第二凸起都不會(huì)發(fā)生結(jié)冰，也無(wú)法識(shí)別過(guò)冷大水滴條件，降低第一凸 起的高度或抬高后部中第二凸起的高度，得到新的探測(cè)器構(gòu)型，將得到的新的探測(cè)器構(gòu)型 返回步驟2分別進(jìn)行常規(guī)水滴下和過(guò)冷大水滴條件下的水滴撞擊特性計(jì)算； 若在常規(guī)水滴條件下，水滴只撞擊在探測(cè)器構(gòu)型的第一凸起上，而在SLD條件下，第一 凸起和后部上均有水滴撞擊到，表明該探測(cè)器構(gòu)型符合要求，結(jié)束設(shè)計(jì)，即可。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述過(guò)冷大水滴結(jié)冰探測(cè)器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟 3中，通過(guò)探測(cè)器構(gòu)型是否存在多個(gè)不連續(xù)的結(jié)冰區(qū)域判斷是否存在過(guò)冷大水滴，通過(guò)探測(cè) 器構(gòu)型后部的結(jié)冰情況區(qū)分過(guò)冷大水滴和常規(guī)水滴。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述過(guò)冷大水滴結(jié)冰探測(cè)器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟 1中，所述后部由一個(gè)第二凸起組成，所述第一凸起與第二凸起之間通過(guò)凹槽相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述過(guò)冷大水滴結(jié)冰探測(cè)器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步 驟3中，所述第一凸起的高度和后部的高度基于常規(guī)水滴下和過(guò)冷大水滴條件下的水滴撞 擊特性計(jì)算結(jié)果。
5. -種過(guò)冷大水滴結(jié)冰探測(cè)器，其特征在于，包括第一凸起和后部，所述第一凸起和后 部之間通過(guò)凹槽相連，所述后部由若干個(gè)第二凸起組成，所述第二凸起之間通過(guò)凹槽相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述過(guò)冷大水滴結(jié)冰探測(cè)器，其特征在于，所述后部由一個(gè)第二凸 起組成，所述第一凸起與第二凸起之間通過(guò)凹槽相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述過(guò)冷大水滴結(jié)冰探測(cè)器，其特征在于，所述第一凸起能在常 規(guī)水滴和SLD條件下結(jié)冰；所述后部的第二凸起在常規(guī)水滴條件下不結(jié)冰，在過(guò)冷大水滴 條件下能結(jié)冰。
【文檔編號(hào)】B64D15/20GK104354867SQ201410504716
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】易賢, 周志宏, 朱國(guó)林, 桂業(yè)偉, 王勛年 申請(qǐng)人:空氣動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室