過冷水滴的結冰與碰撞及其耦合特性研究

內容簡介

生產生活中的巨觀結冰/霜等實際上是單個過冷小水滴與壁面作用而結冰並逐漸積累形成巨觀冰層的過程。為了減小結冰/霜導致的危害，本書對過冷水滴的結冰與碰撞特性開展研究，首先解耦研究靜置過冷水滴的結冰和常溫水滴的碰撞特性，然後耦合研究過冷水滴的碰撞結冰過程，最後基於單個過來水滴碰撞結凍的研究建立巨觀積冰模型。本書旨在闡明過冷水滴結冰與碰撞的耦合機理，理解過冷水滴碰撞結冰過程中的傳熱與流動機制，為改善結/防/除冰相關的工程套用提供理論基礎和技術參考。

圖書目錄

第1章引言

1.1研究背景與意義

1.1.1過冷現象

1.1.2結冰與結霜

1.1.3問題的提出

1.2研究現狀

1.2.1壁面靜置過冷水滴的結冰

1.2.2水滴的碰撞動力學特性

1.2.3過冷水滴的碰撞結冰

1.2.4巨觀積冰模型

1.2.5研究現狀小結

1.3研究內容

第2章實驗系統與數值模擬方法

2.1實驗系統及數據處理

2.1.1實驗系統介紹

2.1.2數據處理方法簡介

2.1.3誤差分析

2.2表面製備與表征

2.2.1不同接觸角表面的製備方法

2.2.2表面表征與潤濕性測量

2.3數值模擬方法

2.3.1VOF多相流模型

2.3.2凝固/融化相變模型

2.3.3動態接觸角模型

2.4本章小結

第3章壁面靜置過冷水滴的成核再輝特性

3.1水滴結冰與融化的實驗

3.1.1水滴的結冰過程

3.1.2已凍結水滴的融化過程

3.2成核實驗與結果分析

3.2.1降溫速率對成核實驗的影響

3.2.2系統誤差與成核隨機性分析

3.2.3成核溫度與成核率

3.3成核特性的影響因素

3.3.1體積效應

3.3.2時間效應

3.4再輝階段的理論分析

3.5本章小結

第4章壁面靜置過冷水滴的凍結特性

4.1凍結輪廓的理論模型

4.1.1初始階段

4.1.2成核再輝階段

4.1.3凍結階段

4.1.4模型驗證

4.1.5冷麵溫度對水滴凍結的影響

4.2凍結階段的數值模擬

4.2.1幾何條件

4.2.2物理模型與邊界條件

4.2.3模擬參數選擇

4.2.4模擬結果與討論

4.3凍結時間

4.3.1影響因素分析

4.3.2凍結時間關係式

4.4本章小結

第5章常溫表面上水滴碰撞的實驗與模擬

5.1水滴碰撞的實驗

5.1.1實驗工況

過冷水滴的結冰與碰撞及其耦合特性研究

基本介紹

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