基于截面SEM数据特征的微尘三维形貌建模方法

多尘环境下服役的航空航天装备其性能受到微尘的严重影响，如沙漠起降的军用直升机、运输机和火星多尘表面使用的火星车等。为加强航空航天装备的防尘设计，微尘的三维形貌十分关键且影响着微尘的气动和附着等特性，但由于微尘粒径分布宽、成分复杂、外形不规则，获得精确的微尘三维形貌十分困难。提出了一种基于截面SEM数据特征的微尘三维形貌建模方法，通过逐层剥离获得高精度的微尘断层二维图像，基于埋入的钢球在断层图像中的半径变化，解决断层图像间距的精确测定难题，实现了基于断层图像的微尘三维形貌重构。以粒径100μm微尘样品，利用所提出方法进行了三维形貌重构和分析，获得了500个砂尘的近似三维模型。定量化表征了微尘的三维形貌，形成了微尘的外形特性分析方法，为研究微尘气动、反弹与吸附特性提供了微尘的形貌数据，进而推动航空发动机冲蚀防护、航空发动机气体动力学与航天探测器的研究，对航空航天装备的防尘设计有重要意义。