常用金属材料表面积冰仿真分析及试验验证

目的 通过实验室模拟不同环境条件的降雨试验,研究金属材料表面的积冰行为。方法 基于数值仿真分析,选择适合积冰的放置方法,针对金属材料开展降雨环境模拟试验。以水温、环境温度、试件温度、喷淋高度、试件厚度为基本参数,分析实验室模拟降雨环境下不同金属材料表面的积冰程度。结果 仿真分析可以得到理想状态的理论分析结果。当水温为5℃,环境温度为–1.5、–3℃时,在高度3、4 m喷淋30 min后,除10 mm厚度7075铝合金外,被试材料积冰均难以达到6 mm。当水温不变,环境温度为–6℃时,在高度3、4 m喷淋30 min后,部分被试材料达到6 mm积冰。当试验环境温度不变而水温降低时,水温与积冰呈较明显的递增趋势。在其他试验条件相同的情况下,环境温度为–9℃时,所有被试材料积冰均达到6 mm以上。结论 调整各项试验环境参数可控制金属材料表面的积冰程度。在相同水温、喷淋高度和材料厚度的条件下,随着环境温度的降低,积冰增加,4 m喷淋高度的积冰优于3 m喷淋高度。可将试验数据与理论分析数据相融合,使用理论分析结果进行方向预测,利用环境模拟试验数据对其进行修正。