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  • 朱春玲 ( 教授 )

    的个人主页 http://faculty.nuaa.edu.cn/zcl/zh_CN/index.htm

  •   教授   博士生导师
  • 招生学科专业:
    力学 -- 【招收博士、硕士研究生】 -- 航空学院
    航空宇航科学与技术 -- 【招收博士、硕士研究生】 -- 航空学院
    机械 -- 【招收博士、硕士研究生】 -- 航空学院
科学研究 当前位置: 中文主页 >> 科学研究
  • 研究方向:课题组研究方向包括飞机结冰防护、风洞测试测量技术、风力机相关研究、新型电加热材料(石墨烯)、新型疏水涂层、结冰机理及结冰计算软件、高超侵蚀等。


    1.基于压电材料及其驱动器的机电除冰方法研究:除冰模态选择准则、界面剪切力模型和可贴位置算法研究,压电叠堆/叠层的设计与制备技术,最佳压电除冰驱动器布局位置和阵列设计方法,针对复合材料结构的机电除冰方法研究。

     

    除冰结构模态理论与结构动力学分析

     

    地面冷环境和结冰风洞环境除冰试验

    压电叠堆制备与除冰驱动器阵列设计

    2.电脉冲除冰系统研究:脉冲激励下的电磁场分布计算、电磁力仿真及试验测量、脉冲激励下的结构动力学响应研究、基于生死单元法的除冰效果仿真计算、模拟结冰环境条件下的除冰效果试验研究、电脉冲-电加热耦合除冰系统研究。

    脉冲激励下的蒙皮磁感应强度分布计算


    电脉冲除冰效果试验研究

    3.冰-基底界面粘附特性研究:粘附理论研究、剪切粘附力试验平台的设计、剪切粘附强度影响因素探究、法向粘附力试验平台的设计、法向粘附强度影响因素探究、冰层脱落准则。

     

    加载条件下的界面应力分析

        

    剪切粘附力测量试验平台

    4.超疏水制备及应用:针对不同材料基底的微米级PTFE/EP超疏水涂层制备方法,超疏水涂层常/低温下的疏水性能,与电加热耦合防除冰方法。

    超疏水涂层制备工艺流程

    低速水滴撞击低温超疏水表面(环境温度:0℃,板温: -15℃)

    5.环控系统对机载电子设备散热研究:通过对不同类型、不同工作状态的散热器进行传热分析得到可求解的基本方程组,并编写程序在一定的工况下进行计算分析;采用Fluent 软件对其进行仿真研究,探索其内部的温度及压力分布情况。

    环形散热器模型及温度状态分布云图

    6.多相流流场数值求解(相场法):基于LBM方法,与有限体积法相结合,发展通量求解器,进行多相流流场数值求解,发展相场方法,追踪水滴-空气界面的运动变化过程。基于适用于水滴相变问题的热力学方程,结合水滴流动与冻结完全耦合的物理特性,将质量、动量方程与能量方程耦合求解,捕捉冰-水界面。

                  

    水滴界面动态追踪

    7.用于结冰探测的超声换能器制备:声探测具有分辨率高、穿透力强等特点,且不破坏被测物属性。目前超声换能器的应用主要是生物医学和无损检测领域,换能器的声学匹配设计偏向于人体组织和其它非金属材料,对于低温环境下的多孔冰介质,已有超声换能器达不到高精度冰厚测量要求。因此,针对超声换能器的非接触式结冰探测应用需求,根据蒙皮的物理属性及结冰探测精度要求设计换能器结构。

    9.超声脉冲结冰探测及复材应用:超声脉冲回波技术通过将单个超声换能器布置在蒙皮内表面实现非接触结冰探测。根据冰层内超声脉冲渡越时间和内部声速计算冰层厚度,该技术具有探测精度高、保形测量、识别冰形等优势。

    课题组针对飞机积冰超声脉冲回波探测技术的研究涉及超声结冰探测系统搭建及小型化研究、多种材料(铝合金、钛合金、复合材料)蒙皮适用性研究、超声脉冲回波信号处理技术研究、冰层厚度高精度测量及高灵敏度结冰预警技术研究等多个方面。

    多种材料蒙皮超声探测适用性研究(铝合金、碳纤维单相蒙皮、碳纤维两相蒙皮)

    10. 直升机旋翼结冰数值模拟:重叠网格处理技术、旋翼流场计算方法、基于欧拉法的旋翼水滴撞击特性计算方法、旋翼三维结冰数值模拟方法。

                 

    旋翼悬停及前飞流场Q准则图

             

    旋翼桨叶结冰计算

    11.一体化全自动多步长结冰数值模拟平台:非结构网格,流场及水滴轨迹并行求解,自动化大水滴多尺度分析,多种大水滴变形阻力模型,飞溅模型随意切换,实现一键式结冰数值模拟。关键技术,水滴快速追踪方法,对流换热系数的数值计算方法,结冰模型,以及稳健的动网格技术。

    12.结冰气象参数预测模型:二维翼型结冰数值建立冰厚数据库;基于神经网络算法和优化算法的结冰气象参数预测模型建模,对水滴平均有效直径(MVD)和液态水含量(LWC)进行实时反演预测。

         

    13.电热防/除冰方法研究:利用加热元件将电能转化为内能,通过热传导方式将热量传递到飞机表面,致使飞机表面防护区域的温度升高,达到防除冰的效果。依据加热策略的不同,可以分为电热防/冰系统和电热除冰系统。

    14.结冰数值模拟及软件开发:基于非结构网格的并行高效率的多步长结冰数值模拟,包括流场及水滴轨迹并行求解,自动化大水滴多尺度分析,多种大水滴变形阻力模型和飞溅模型。关键技术:水滴快速追踪方法,对流换热系数的数值计算方法,基于非定常水膜流动的结冰模型,以及稳健的动网格技术。

     

    动网格示意图及不同时刻流场压力云图

                

    多步长结冰增长计算

    15.低温表面静置/撞击过冷水滴运动和冻结过程研究:开展过冷大水滴撞击冻结理论研究,搭建低温表面静置/撞击过冷水滴实验平台,利用图形识别及处理技术,分析多因素影响条件下过冷水滴运动与冻结特性,并结合超疏水表面进行水滴撞击/冻结/融化过程实验研究。

    图1. 水滴撞击湿表面/干表面动力学行为分析

    图2. 低温表面撞击/静置过冷水滴冻结行为研究

    图3. 基于DIP技术重构风驱动下水膜表面流动行为

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