一种部分融化冰粒子的高速撞击实验系统

本发明属于悬浮粒子撞击实验领域，具体涉及一种部分融化冰粒子的高速撞击实验系统。

背景技术：

1、冰粒子融化百分比或冻结百分比(两者之和等于1)测量涉及光学和荧光标记测量技术领域，冰粒子的高速撞击可用于研究冰晶结冰机理，涉及到飞机、发动机以及船舶等结冰领域。目前的现有技术中，虽然存在对冰粒子融化率的研究实验分析，但对于冰粒子的撞击实验，目前还缺少相关的实验设备。本发明针对部分融化冰粒子的高速撞击实验提供了一种高速撞击实验台，用于进行撞击实验，目前撞击速度最高可达60～70m/s。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种部分融化冰粒子的高速撞击实验系统，以解决现有技术中的问题，为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：

2、一种部分融化冰粒子的高速撞击实验系统，包括：氮气瓶、换热装置、悬浮液滴、悬浮器、ccd相机、激光器、后端处理装置、撞击杆装置和高速相机；所述氮气瓶输出的氮气依次经过换热装置和悬浮液滴，从而使氮气经过降温之后冷却悬浮液滴，并且调节悬浮液滴的融化率，所述悬浮液滴悬浮于所述悬浮器上；所述撞击杆装置朝向所述悬浮液滴，用于撞击所述悬浮液滴，所述高速相机用于拍摄时的所述悬浮液滴；所述激光器输出的激光朝向所述悬浮液滴，所述悬浮液滴为可被所述激光器激发产生荧光的液滴；所述ccd相机用于拍摄产生荧光后的所述悬浮液滴，经过后端处理装置对其拍摄照片的处理，以测量融化率。

3、进一步的，所述撞击杆装置包括撞击杆、加速管、高压气体供给组件；所述撞击杆可滑动的设置在所述加速管内，所述加速管一端开口，另外一端连通所述高压气体供给组件，所述高压气体供给组件输入高压气体到所述加速管内，以推动所述撞击杆滑动并穿出所述加速管，所述撞击杆用于撞击所述悬浮液滴。

4、进一步的，所述加速管的开口端设置有排气块，所述排气块设置有连通所述加速管的通孔，所述排气块的侧面设置有连通所述通孔的排气孔，所述排气块的前端设置有覆盖所述通孔的可破坏部件，所述可破坏部件可被所述撞击杆击碎。

5、进一步的，所述可破坏部件固定在固定板上，所述排气块的侧面设置有用于所述固定板插入的插入孔。

6、进一步的，所述高压气体供给组件包括连通依次连通所述加速管的电磁阀和储气瓶。

7、进一步的，所述加速管的开口端设置有弹性缓冲块，所述撞击杆可穿过所述弹性缓冲块，所述撞击杆上设置有限位部，通过所述弹性缓冲块抵接所述限位部，以实现限位所述撞击杆运动行程的功能。

8、进一步的，所述加速管通过滑动轨道安装在固定底座上，以使所述加速管可沿其轴向调节位置。

9、进一步的，所述换热装置包括盘管和液氮罐，所述盘管位于所述液氮罐内，被液氮覆盖，所述盘管一端连通所述氮气瓶，另外一端输出的氮气朝向所述悬浮液滴。

10、进一步的，所述换热装置还包括与所述盘管形成并联结构的针阀。

11、进一步的，所述换热装置连通所述液氮罐的连接管道上设置有减压阀和气体流量计。

12、本发明具有以下有益效果：本发明额外引入了撞击杆装置，通过撞击杆装置撞击不同融化率的悬浮冰粒子，从而可以进行特定融化率的冰粒子高速撞击实验。冰粒子的高速撞击可用于研究冰晶结冰机理，适用于航空和船舶冰晶撞击结冰研究；发明采用高压气体作为推动源，能够使撞击杆的瞬间加速度大，机械摩擦损失小。

技术特征：

1.一种部分融化冰粒子的高速撞击实验系统，其特征在于，包括：氮气瓶(14)、换热装置、悬浮液滴(8)、悬浮器(9)、ccd相机(10)、激光器(12)、后端处理装置(13)、撞击杆装置(1)和高速相机(15)；

2.根据权利要求1所述的一种部分融化冰粒子的高速撞击实验系统，其特征在于，所述撞击杆装置(1)包括撞击杆(110)、加速管(113)、高压气体供给组件；

3.根据权利要求2所述的一种部分融化冰粒子的高速撞击实验系统，其特征在于，所述加速管(113)的开口端设置有排气块(111)，所述排气块(111)设置有连通所述加速管(113)的通孔，所述排气块(111)的侧面设置有连通所述通孔的排气孔(119)，所述排气块(111)的前端设置有覆盖所述通孔的可破坏部件(118)，所述可破坏部件(118)可被所述撞击杆(110)击碎。

4.根据权利要求3所述的一种部分融化冰粒子的高速撞击实验系统，其特征在于，所述可破坏部件(118)固定在固定板(117)上，所述排气块(111)的侧面设置有用于所述固定板(117)插入的插入孔。

5.根据权利要求2所述的一种部分融化冰粒子的高速撞击实验系统，其特征在于，所述高压气体供给组件包括连通依次连通所述加速管(113)的电磁阀(116)和储气瓶(106)。

6.根据权利要求2所述的一种部分融化冰粒子的高速撞击实验系统，其特征在于，所述加速管(113)的开口端设置有弹性缓冲块(112)，所述撞击杆(110)可穿过所述弹性缓冲块(112)，所述撞击杆(110)上设置有限位部，通过所述弹性缓冲块(112)抵接所述限位部，以实现限位所述撞击杆(110)运动行程的功能。

7.根据权利要求2所述的一种部分融化冰粒子的高速撞击实验系统，其特征在于，所述加速管(113)通过滑动轨道(102)安装在固定底座(104)上，以使所述加速管(113)可沿其轴向调节位置。

8.根据权利要求1所述的一种部分融化冰粒子的高速撞击实验系统，其特征在于，所述换热装置包括盘管(4)和液氮罐(5)，所述盘管(4)位于所述液氮罐(5)内，被液氮覆盖，所述盘管(4)一端连通所述氮气瓶(14)，另外一端输出的氮气朝向所述悬浮液滴(8)。

9.根据权利要求8所述的一种部分融化冰粒子的高速撞击实验系统，其特征在于，所述换热装置还包括与所述盘管(4)形成并联结构的针阀(6)。

10.根据权利要求1所述的一种部分融化冰粒子的高速撞击实验系统，其特征在于，所述换热装置连通所述液氮罐(5)的连接管道上设置有减压阀(2)和气体流量计(3)。

技术总结
本发明属于悬浮粒子撞击实验领域，公开了一种部分融化冰粒子的高速撞击实验系统，氮气瓶输出的氮气依次经过换热装置和悬浮液滴，悬浮液滴悬浮于悬浮器上；撞击杆装置朝向悬浮液滴，用于撞击悬浮液滴，高速相机用于拍摄撞击时的悬浮液滴；激光器输出的激光朝向悬浮液滴，悬浮液滴为可被激光器激发产生荧光的液滴；CCD相机用于拍摄产生荧光后的悬浮液滴，经过后端处理装置对其拍摄照片的处理，以测量融化率；本发明额外引入了撞击杆装置，通过撞击杆装置撞击不同融化率的悬浮冰粒子，从而可以进行特定融化率的冰粒子的高速撞击实验。部分融化冰粒子的高速撞击实验可用于研究冰晶结冰机理。

技术研发人员：卜雪琴,刘宗辉,郁嘉,林贵平
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5