一概述

 

中國空氣動力研究與發展中心結冰與防除冰重點實驗室（以下簡稱“實驗室”）成立于2015年，實驗室依托以國家重大科技基礎設施—大型結冰風洞為代表的研究平臺，開展結冰與防除冰自主創新研究，培養與吸引高水平研究人才，進行學術交流、合作和科學實驗。

 

實驗室的主要任務是：面向國防建設和國民經濟發展的重大戰略需求，以搭建基礎性、跨學科、開放式的結冰與防除冰研究平臺為主要目標，聚焦結冰與防除冰空氣動力學創新理論和前沿技術，著力解決結冰與防除冰基礎科學問題，發展結冰風洞試驗模擬與測試技術，完善結冰與防除冰理論、試驗與安全評估體系，取得結冰與防除冰空氣動力學方面的創新成果，通過實行“開放、流動、聯合、競爭”的運行機制，打造高水平結冰與防除冰研究團隊，為解決結冰與防除冰領域重大科學及工程問題研究做出貢獻。

 

 

二主要研究方向及內容

 

結冰與防除冰機理；

結冰危害及致災機制；

結冰與防除冰的高精度模擬方法；

高效結冰防護技術及應用。

 

三2019年度資助范圍及編號

 

（一）IADL201901：結冰與防除冰機理

本方向主要研究過冷水滴在運動和撞擊過程中的運動學、動力學、熱力學和傳熱學特性；研究過冷水滴形核、相變、傳熱和溢流特性；冰的內部結構和外部形貌特性及其與環境的相互作用規律等。2019年度重點支持以下方向：

 

1IADL20190101:結冰微觀結構特征及其形成機理研究

研究內容：研究結冰微觀結構可視化測試方法，建立相應測試系統；研究不同結冰條件下的結冰微觀結構特征，分析其影響因素及規律，并建立相應數學模型，初步揭示結冰微觀結構的形成機理。

指標要求：結冰需包括典型的明冰、霜冰和混合冰。

成果形式：研究報告，論文，專利。

項目周期：2年

 

2IADL20190102：非穩態電熱除冰機理與數值模擬研究

研究內容：針對電熱除冰過程，研究除冰表面水膜流動傳熱機理與非穩態結冰熱力學模型；分析結冰融化、脫落機理，建立考慮冰層影響的除冰模型；耦合結冰與除冰模型，建立非穩態電熱周期除冰仿真模型于數值模擬方法。

指標要求：建立非穩態周期除冰仿真模型。

成果形式：研究報告，論文，專利。

項目周期：2年

 

3IADL20190103：熱氣流作用下冰錐去除過程的機理研究

研究內容：在熱氣流作用下，研究冰錐在不同浸潤性實驗板面上的融化、脫離過程，測量冰錐幾何輪廓變化以及表面溫度分布情況并分析不同參數對其影響規律，揭示熱氣流作用下冰錐融化及運動的微物理過程的機理。

指標要求：研究變量參數不少于3種。

成果形式：研究報告，論文，專利。

項目周期：2年

 

4IADL20190104：云霧場水滴結冰過程實驗方法及其相變機理研究

研究內容：基于多相顆粒的光散射特性，研究水滴/冰晶與光的相互作用，發展水滴冷卻結冰過程的光學測量方法。建立單個液滴結冰過程的可視化實驗系統，研究結冰過程中水滴、冰晶以及冰水混合物的定量測量及其區分方法。基于可視化數據，研究結冰過程中冰、水相變機理。

指標要求：能明確區分云霧場中水滴、冰晶以及冰水混合物。

成果形式：研究報告，論文，專利。

項目周期：2年

 

5IADL20190105：航空發動機旋轉帽罩“羽毛狀”結冰的脫離-凍結模型研究

研究內容：針對發動機旋轉帽罩的“羽毛狀”冰形成過程，研究表面水膜（或水滴）的流動、脫離、凍結過程，掌握水膜（或水滴）在瞬變合力作用下的流動規律、探索水膜（或水滴）凍結過程中的時間效應，建立適用于航空發動機旋轉帽罩結冰的脫離-凍結模型。

指標要求：建立航空發動機旋轉帽罩結冰的脫離-凍結模型。

成果形式：研究報告，論文，專利。

項目周期：2年

 

（二）IADL201902：結冰危害及致災機制

本方向主要研究結冰之后飛機的空氣動力學特性和飛行力學特性；研究覆冰對材料性能、結構安全、系統性能（如通信能力、目標識別能力等）的影響規律；研究結冰探測、預警和控制的理論和技術；研究抑制結冰危害的物理、化學和生物技術方法等。2019年度重點支持以下方向：

 

1IADL20190201：冰脊剪切流低頻振蕩誘發致災的流動不穩定性機理研究

研究內容：針對冰脊剪切流誘發瞬態氣動力大幅波動現象，研究冰脊剪切流低頻振蕩的主導模態，分析脊剪切流中標量場（如壓力場、湍動能）和矢量場（例如速度矢量，渦量矢量）的流動結構以及自由剪切層、回流區、再附著和尾跡耗散區結構在非定常流動時的形態特征和極值差變化規律；研究冰脊剪切層低頻振蕩對流場中渦量脈動均方根和不穩定性放大率的貢獻，結合相關數據挖掘方法對關鍵區域進行特征取樣分析，對比診斷不同位置的壓力脈動特征與剪切層低頻振蕩的關系。

指標要求：獲取冰脊剪切流不穩定流動特性、影響因素及規律。

成果形式：研究報告，論文，專利。

項目周期：2年

 

2IADL20190202：超疏水材料表面抑冰粘附與剪切力脫冰機制研究

研究內容：針對飛行環境中的過冷水滴，研究超疏水微納米分級結構表面的可控構筑及低溫動態非潤濕性能的表征與調控技術，在結冰風洞環境下研究超疏水微納米分級結構表面的結冰粘附特性、微觀界面作用機制以及剪切力作用下的脫冰機理。

指標要求：水滴為過冷、動態條件。

成果形式：樣件，研究報告，論文、專利。

項目周期：2年

 

3IADL20190203：基于超聲波的結冰探測技術

研究內容：研究超聲波在自由板和多層介質中的傳播，分析結冰對超聲波傳播的影響特性規律，研究不同結冰厚度、結冰長度對超聲波模態信號的影響以及模態的轉換。

指標要求：結冰厚度探測誤差小于10%。

成果形式：研究報告，論文、專利。

項目周期：2年

 

4IADL20190204：典型非球形冰晶的運動特征與適航審定要素研究

研究內容：梳理典型非球形冰晶，開展典型非球形冰晶的拖曳力系數的計算研究，開展典型非球形冰晶的拖曳力系數的實驗，研究特定部件的非球形冰晶的適航審定要素。

指標要求：提煉出非球形冰晶對特征部件（或安裝位置）的結冰審定要素。

成果形式：研究報告，論文、專利。

項目周期：2年

 

（三）IADL201903：結冰與防除冰的高精度模擬方法

本方向主要研究水滴運動、碰撞、相變過程，以及結冰形成和演化過程的數值模擬算法，進行計算軟件的開發、計算模型及方法的驗證與確認；研究結冰過程的試驗模擬方法、結冰風洞試驗理論和技術、相關的試驗測試理論和技術；研究防冰和除冰過程的的數值模擬方法、試驗模擬的理論與方法、計算軟件的研制、試驗設備的研制及試驗測試技術等。2019年度重點支持以下方向：

 

1IADL20190301：基于深度神經網絡的飛機結冰預測方法研究

研究內容：通過研究氣象、飛行特性等多種因素對結冰過程的影響，建立飛機的氣象-結冰-氣動數據庫；基于此數據庫利用深度神經網絡等方法，對典型環境下飛機冰形參數預測，同時綜合各參數對結冰嚴重程度給出參數化描述，并通過冰風洞實驗對所建立的方法進行驗證。

指標要求：開發出基于深度神經網絡的結冰預測軟件。

成果形式：軟件、研究報告、論文、專利。

項目周期：2年

 

2IADL20190302：飛機三維結冰外形高效精確數值模擬

研究內容：基于于液/固相變和液膜流動基本理論，分析考慮液態水溢流條件的飛機結冰過程傳熱特性，建立高效精確的飛機三維結冰外形非定常計算方法。

指標要求：計算結果與試驗結果誤差不超過10%。

成果形式：研究報告，論文、專利。

項目周期：2年

 

3IADL20190303：過冷大水滴動力學過程的數值模擬研究

研究內容：研究水滴與空氣界面高精度捕捉方法，構建氣液兩相流動力學模型，精細化模擬水滴運動過程中出現的變形、破碎現象和水滴撞擊過程中出現的反彈、飛濺等現象，并與相關試驗結果對照以進數學模型。

指標要求：水滴動力學計算與試驗結果誤差不超過10%。

成果形式：研究報告，論文、專利。

項目周期：2年

 

4IADL20190304：微尺度超疏水防除冰的高精度數值模擬及實驗研究

研究內容：研究水滴撞擊微尺度超疏水結構表面的動力學機制，建立合理的水滴撞擊表面時的接觸角模型和新的固-液-氣界面描述方法；研究超疏水結構表面微尺度傳熱特性及相變機理，建立新的體現尺度效應的對流換熱和蒸發模型，發展預測水滴撞擊超疏水結構后的結冰冰形宏觀模型；開展水滴撞擊超疏水結構表面的動力學行為和傳熱相變的細觀試驗研究，驗證和修正動力學和微尺度傳熱學模型。

指標要求：建立超疏水防除冰的高精度數值模擬和實驗方法。

成果形式：研究報告，論文、專利。

項目周期：2年

 

5IADL20190305：結冰風洞噴嘴霧化特性研究

研究內容：針對結冰風洞小流量大噴霧角和大粒徑噴嘴，研究噴霧演化過程，分析噴霧形態，探究工作參數和結構參數對霧化特性的影響規律。

指標要求：獲取噴嘴霧化特性的影響因素及規律。

成果形式：研究報告，論文、專利。

項目周期：2年

 

6IADL20190306：基于偏振成像的冰形三維在線測量技術研究

研究內容：研究不同冰型的后向散射光的偏振特性、散射偏振模型曲線以及表面雜散光及體散射光的偏振特性對偏振的影響；研究多模態激光條紋提取方法，構建散射光強度/偏振度/偏振角分布的模型，建立強度、偏振耦合的激光線條提取方法，初步完成實驗驗證。

指標要求：建立多模態耦合的激光條紋提取技術，獲取不同冰形的后向偏振散射特性。

成果形式：研究報告，論文、專利。

項目周期：2年

 

（四）IADL201904：高效結冰防護技術及應用

本方向主要研究各類防冰和除冰的理論、方法和技術，包括加熱、機械、超疏水等防除冰手段；研究新型防除冰技術及其工程化的關鍵科學和技術問題；探索不同防除冰手段在不同結冰場景中的應用策略、實現方式及工程實現過程中的交叉學科問題。2019年度重點支持以下方向：

 

1IADL20190401：合成熱射流與超疏水材料組合防冰技術研究

研究內容：研究不同結冰氣象條件下合成熱射流激勵器工作特性，分析結冰氣象參數對激勵器性能參數的影響規律；開展合成熱射流與超疏水微粗糙元高精度數值模擬研究，分析合成熱射流表面虛擬氣動熱膜的生成、演化特性及其與微粗糙元的相互作用特性，優化組合防冰方案，并初步完成實驗驗證。

指標要求：相比傳統防冰系統能耗降低10%。

成果形式：合成熱射流與超疏水表面材料主被動組合防冰技術研究報告，論文，專利。

項目周期：2年

 

2IADL20190402：電熱防除冰系統智能分區決策框架設計

研究內容：針對強擾動防除冰能耗效率問題，通過多場耦合灰色動力學過程的分析與建模，運用神經網絡和模糊控制等信息化技術，建立對應多源擾動信息的熱能分區管理與快速調整策略。

指標要求：建立電熱防除冰西戎智能分區決策框架設計方法。

成果形式：研究報告，論文，專利。

項目周期：2年

 

3IADL20190403：飛機機翼熱氣膜動態防除冰技術研究

研究內容：研究機翼前緣翼面熱氣膜形成機理，熱膜幾何形態影響因素，翼面熱膜流動特征；分析機翼前緣表面的動態熱效應，翼面內、外熱氣膜溫度分布規律，熱傳遞機理，優化形成熱氣膜的機翼內部構型和機制，建立評價預測機翼熱氣膜防除冰效果的指標體系。

指標要求：形成一套能夠高效防除冰的機翼氣膜構型。

成果形式：研究報告，論文，專利。

項目周期：2年

 

4IADL20190404：碳纖維加熱防除冰結構功能一體化復合材料研究

研究內容：研究碳纖維加熱復合材料的設計，實現承載結構和防除冰功能一體化，評估一體化復合材料的防除冰能力，分析碳纖維加熱體和樹脂基體的熱應力相容問題，以及在干濕、冷熱循環載荷作用下的耐久性問題。

指標要求：研制出碳纖維加熱結構功能一體化復合材料樣件。

成果形式：樣件、研究報告、論文、專利。

項目周期：2年

 

5IADL20190405：基于電熱和超疏水材料的耦合防除冰技術研究

研究內容：研究水滴定向反彈超疏水取向性微納米復合結構設計方法與可控制備技術，分析微納米結構對水滴反彈角度、抑冰生成、降冰粘附的影響規律；設計電熱與超疏水材料的耦合防除冰系統，開展結冰風洞實驗研究，分析不同變量對除冰性能的影響。

指標要求：相比傳統電熱防除冰系統降低能耗20%。

成果形式：樣件、研究報告、論文、專利。

項目周期：2年

 

四資助方式

重點實驗室擬分年度受理開放課題申請。根據重點實驗室的建設目標和研究方向，逐年擴充資助范圍；對于取得重要進展的開放課題，將持續資助。每個開放課題資助強度為6~15萬元。執行時間為：2020年01月-2021年12月。

 

五注意事項

1．本指南面向全國發布，自由申報、公平競爭、滾動支持。

2. 開放課題申請書由本實驗室學術委員會評審，重點實驗室根據擇優原則，確定受資助開放課題及資助金額，由重點實驗室與申請者所在單位簽訂科研合同后執行。

3. 開放課題申請人一般應具有博士學位或中級以上職稱（含），每個申請者每年只能申報一個項目。

4．申請者在填報申請書前，要認真閱讀本指南。必須在本指南年度資助方向內進行選題，側重基礎和應用研究，強調創新性和先進性。不符合項目指南的申請將不予受理。

5. 為加強資助項目的學術交流，重點實驗室每年將舉辦一次資助項目的年度學術交流會，并不定期地組織相關領域的學術研討會。獲資助課題負責人有義務參加重點實驗室組織的上述學術交流活動。

6．獲資助開放課題，需在獲得資助起兩年內發表至少2篇EI/SCI檢索文章。在發表文章和申報成果時，完成單位必須包括結冰與防除冰重點實驗室（Key Laboratory of Icing and Anti/De-icing），論文署名規則具體格式見附件1。并注明資助項目編號。沒有按合同完成文章發表要求的課題申請者，將暫停開放課題的申請資格。

7. 課題研究內容原則上不涉密，保密審查由申請者所在單位自行負責。

8．開放課題申請書（模版見附件）由重點實驗室管理辦公室受理，受理截止日期2019年9月30日。申請者須在9月30日前將申請書Word電子文檔報送重點實驗室管理辦公室；同時準備好紙介質申請書一式3份，并加蓋單位公章。

 

六聯系方式

聯 系 人：

劉森云（0816-2461238，18881100767）

李士偉（0816-2461030，15984644116）

郵    箱：CARDC_IADL@163.com

信    箱：四川省綿陽市二環路南段6號13號信箱

郵    編：621000

 

 

 

 

 

附件：   1.  發表論文署名規則

 

            2.  結冰與防除冰重點實驗室開放基金申請書（模版）

 

 

 

       

 

                                結冰與防除冰重點實驗室

 

   

 

                                  二〇一九年八月