摘要：針對飛機過冷水滴結(jié)冰的精細化預(yù)測需求,基于相變熱力學(xué)與相變動力學(xué)相關(guān)理論,采用示差掃描量熱法(DSC)、結(jié)冰風(fēng)洞試驗及微結(jié)構(gòu)測試相結(jié)合的方法,研究了過冷水滴凝固過程的熱力學(xué)機理及凝固組織特征。基于示差掃描量熱法,研究了冷卻速率及形核條件對結(jié)晶凝固特性的影響規(guī)律;基于結(jié)冰風(fēng)洞試驗開展了不同溫度條件下冰相的宏觀形貌及微結(jié)構(gòu)特征研究。結(jié)果表明,過冷條件及冷卻速率是影響過冷水滴結(jié)晶速率及結(jié)晶完善程度的重要因素。降溫速率越大,結(jié)晶速率常數(shù)增大、結(jié)晶速率相應(yīng)提高。同時,結(jié)晶峰變寬,結(jié)晶初始溫度向低溫方向移動,過冷效應(yīng)相對顯著;反之亦然。過冷度及冷卻速率對冰相的宏觀及微觀形貌均有著重要影響。過冷度越大則相同時間內(nèi)冷卻速率越大,晶體生長過程越不充分,晶體不規(guī)則程度相對較高,同時晶粒密度變大、尺度變小,冰相表觀透明度相對降低;反之,過冷度越小,則晶粒密度變小、尺度變大,冰相表觀透明度相對較高。異相形核條件對加速結(jié)晶過程有重要促進作用,晶種的存在可有效加速二次結(jié)晶的觸發(fā),使過冷效應(yīng)顯著減弱。相關(guān)研究可為飛機結(jié)冰速率、冰相物理特征及冰形宏觀形貌的精細化預(yù)測提供參考。