高淑蓉，金佳鑫，魏博建，王晓东

（1华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，北京 102206；2华北电力大学工程热物理研究中心，北京 102206）

引 言

结冰是液滴在固体表面上发生过冷和形成冰晶并生长的液固相变过程[1-4]。液滴在表面的结冰可分为固着液滴结冰和撞击液滴结冰。相比于固着液滴结冰，撞击会诱发表面产生更多的成核点使液滴更容易结冰[5]。抑制撞击液滴的结冰在能源动力、航空航天、交通运输、电力通信等领域具有非常重要的意义（图1）[6-17]。例如，在航空航天领域，过冷水滴撞击飞机空速管结冰会导致其测速不准确，使飞行员无法准确获悉航速信息，引发错误操作，导致恶性飞行事故。2018年俄罗斯安148客机就是由于空速管结冰，导致飞机失速坠毁[18]。在电力通信领域，过冷水滴撞击电缆结冰会对生产和生活构成严重危害。2008年我国南方的冰灾就是由于冻雨撞击到通信电缆上形成坚实的冰层导致线路损坏中断，造成我国经济损失1516.5亿元[19]。本文主要关注撞击液滴的结冰问题。

图1 撞击液滴结冰广泛存在于航空航天、交通运输、电力通信等领域Fig.1 Impingement droplet icing is widely used in aerospace,transportation,electric power communication and other fields

传统的防/除冰技术主要包括气热防冰、电热防冰、液体防冰以及机械除冰等，这些技术具有显著防/除冰效果，但存在能源消耗大、防冰时间有限以及除冰不彻底等问题[20]。因此，寻求经济、高效并能从源头上抑制结冰的新方法是结冰领域的重要研究方向。受荷叶叶面和水黾等动物肢体表面神奇疏水性的启示（图2），越来越多的国内外研究者开始关注疏水表面在调控液滴运动、延缓或减弱壁面结冰等防结冰领域的应用[21-23]。……