摘要：針對(duì)飛機(jī)過冷水滴結(jié)冰的精細(xì)化預(yù)測(cè)需求,基于相變熱力學(xué)與相變動(dòng)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(yàn)及微結(jié)構(gòu)測(cè)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(jī)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(duì)結(jié)晶凝固特性的影響規(guī)律;基于結(jié)冰風(fēng)洞試驗(yàn)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(shí),結(jié)晶峰變寬,結(jié)晶初始溫度向低溫方向移動(dòng),過冷效應(yīng)相對(duì)顯著;反之亦然。過冷度及冷卻速率對(duì)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(shí)間內(nèi)冷卻速率越大,晶體生長(zhǎng)過程越不充分,晶體不規(guī)則程度相對(duì)較高,同時(shí)晶粒密度變大、尺度變小,冰相表觀透明度相對(duì)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(duì)較高。異相形核條件對(duì)加速結(jié)晶過程有重要促進(jìn)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(jī)結(jié)冰速率、冰相物理特征及冰形宏觀形貌的精細(xì)化預(yù)測(cè)提供參考。