[發(fā)明專利]一種微型水滴發(fā)生器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110243962.6
• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN102419246A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 常士楠;王超;劉朝陽;楊波
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 李有浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的冰風(fēng)洞實驗中的水滴發(fā)生器，具體來說就是在研究水滴撞擊行為的冰風(fēng)洞實驗中用于產(chǎn)生微型水滴的水滴發(fā)生器。

背景技術(shù)

云層中，液態(tài)水滴的大小極為不一致，可由幾個微米的云滴到幾百個微米的雨滴構(gòu)成。大氣中過冷水滴的存在，是飛機(jī)結(jié)冰的最重要因素。我們通常研究的水滴是直徑不大于40微米的小水滴，這也是主要引起飛機(jī)結(jié)冰的水滴直徑范圍。過冷大水滴與小水滴的不同之處在于過冷大水滴在運(yùn)動過程中會出現(xiàn)變形、破碎，在撞擊機(jī)翼時還會出現(xiàn)飛濺與反彈現(xiàn)象，因此過冷大水滴的結(jié)冰機(jī)理較為復(fù)雜。

冰風(fēng)洞是進(jìn)行防、除冰實驗研究的風(fēng)洞，是研究飛機(jī)飛行時飛機(jī)迎風(fēng)表面和某些儀表、機(jī)外傳感器部分的結(jié)冰形態(tài)、結(jié)冰容限及其防、除冰技術(shù)的特殊風(fēng)洞。獲得所要求直徑的水滴是冰風(fēng)洞實驗中研究過冷大水滴結(jié)冰機(jī)理的關(guān)鍵步驟。

飛機(jī)結(jié)冰的位置、范圍以及結(jié)冰量、結(jié)冰形狀等嚴(yán)重影響飛行性能的特征參數(shù)受大氣中過冷水滴與其相對運(yùn)動的速度大小、水滴尺寸、溫度等參數(shù)的影響；冰風(fēng)洞是主要用來模擬飛機(jī)結(jié)冰的地面實驗系統(tǒng)，冰風(fēng)洞中流動的是高速冷氣流，氣流中直徑≤40微米的過冷水滴由噴嘴霧化產(chǎn)生，為防止噴嘴出口凍堵，往往液態(tài)水需要加溫后再由噴嘴霧化噴出。

直徑≥50微米的過冷大水滴的在與周圍高速過冷氣體運(yùn)動過程中伴隨著熱質(zhì)交換，其大小、形狀、速度及溫度等參數(shù)都隨之發(fā)生變化，而大水滴的動力參數(shù)和熱力參數(shù)都會對最后的冰形和在機(jī)翼上結(jié)冰位置有著直接或間接地影響。目前，應(yīng)用在冰風(fēng)洞中的水滴發(fā)生器(噴嘴)由于一次性產(chǎn)生的水滴較多，且水滴直徑大小不一，在水滴的運(yùn)動過程中又存在發(fā)生碰撞聚合、形變等不確定因素，無法準(zhǔn)確獲取水滴在運(yùn)動過程中的動力和熱力參數(shù)的變化，因此，獲得已知直徑大小的單個或多個水滴、追蹤水滴在運(yùn)動過程中的參數(shù)變化，成為結(jié)冰機(jī)理實驗研究的關(guān)鍵步驟。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種微型水滴發(fā)生器，該水滴發(fā)生器通過第一壓電振動器來產(chǎn)生單滴水滴，第二壓電振動器來產(chǎn)生多滴水滴；該水滴發(fā)生器能夠為冰風(fēng)洞實驗提供直徑≥50微米的水滴，為研究水滴在高速運(yùn)動過程中形變、破碎、溫度和速度的變化以及對機(jī)翼的撞擊特性等提供幫助。

本發(fā)明是一種微型水滴發(fā)生器，該水滴發(fā)生器包括有頂蓋(1)、中部殼體(2)、底蓋(3)、第一壓電振動器(4)、第二壓電振動器(5)、針頭夾具(6)、針頭(6A)、引水管(6B)、密封圈(7)、套筒(8)；套筒(8)為硅膠材料，密封圈(7)為聚四氟乙烯；

頂蓋(1)的上表面為光整板面(11)，頂蓋(1)的下表面設(shè)有外圓環(huán)(12)、內(nèi)圓臺(13)，外圓環(huán)(12)與內(nèi)圓臺(13)之間是凹槽(14)；該凹槽(14)用于放置中部殼體(2)的凸臺(24)；外圓環(huán)(12)上設(shè)有C通孔(121)、圓形槽(122)；該C通孔(121)與A螺紋孔(211)同軸，且通過一螺釘實現(xiàn)頂蓋(1)與中部殼體(2)上端的連接；該圓形槽(122)用于引水管(6B)穿過；內(nèi)圓臺(13)上設(shè)有D通孔(131)、E通孔(132)；D通孔(131)與E通孔(132)分別用于第一壓電振動器(4)上的正電極(43)、負(fù)電極(44)穿過；

中部殼體(2)上設(shè)有上臺體(21)、下臺體(22)，上臺體(21)與下臺體(22)之間是凹槽環(huán)(23)，上臺體(21)上方設(shè)有凸臺(24)；中部殼體(2)的中心為錐形通道(25)、圓形通道(26)，錐形通道(25)在圓形通道(26)的上方；上臺體(21)的端面上設(shè)有A螺紋孔(211)；下臺體(22)的圓柱面上設(shè)有A通孔(221)，該A通孔(221)用于放置第二壓電振動器(5)；凸臺(24)的圓柱面上設(shè)有B通孔(241)，該B通孔(241)用于放置引水管(6B)；凸臺(24)的內(nèi)圓柱面上設(shè)有內(nèi)圓臺(242)，該內(nèi)圓臺(242)用于支撐第一壓電振動器(4)；圓形通道(26)用于放置套筒(8)，套筒(8)的上下兩端分別套裝有上套圈(8A)、下套圈(8B)；錐形通道(25)和圓形通道(26)構(gòu)成液體腔；

底蓋(3)的上表面為光整板面(31)，底蓋(3)的下方設(shè)有錐形圓臺(32)，錐形圓臺(32)的中心設(shè)有F通孔(321)，該F通孔(321)用于放置微形針頭(6A)；底蓋(3)的外緣上設(shè)有G通孔(311)；底蓋(3)與中部殼體(2)的下臺體(22)之間套接有聚四氟乙烯密封圈(7)；