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過冷水滴的結冰與碰撞及其耦合特性研究(精)/清華大學優秀博士學位論文叢書

  • 作者:張旋|責編:黎強
  • 出版社:清華大學
  • ISBN:9787302606550
  • 出版日期:2022/10/01
  • 裝幀:精裝
  • 頁數:158
人民幣:RMB 89 元      售價:
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內容大鋼
    本書圍繞過冷水滴的結冰與碰撞過程,開展了靜置過冷水滴的成核與結冰研究,探討了水滴初始形狀對其碰撞動力學特性的影響,分析了過冷水滴碰撞與結冰的耦合機理;還分析了單個微觀過冷水滴碰撞結冰現象與宏觀積冰過程之間的聯繫,建立了變物性宏觀積冰模型。
    本書適合高校和科研院所工程熱物理、流體力學等相關專業的師生及科研人員閱讀。

作者介紹
張旋|責編:黎強

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  宏觀積冰模型
    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  表面製備與表徵
    2.2.1  不同接觸角表面的製備方法
    2.2.2  表面表徵與潤濕性測量
  2.3  數值模擬方法
    2.3.1  VOF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
    5.1.2  碰撞特性
    5.1.3  We數和接觸角對鋪展係數的影響
    5.1.4  We數和接觸角對高度係數的影響
    5.1.5  水滴振蕩
  5.2  水滴碰撞的最大鋪展係數及其對應時間
  5.3  橢球水滴碰撞的模擬
    5.3.1  物理模型與邊界條件
    5.3.2  網格無關性驗證
    5.3.3  模擬驗證
    5.3.4  碰撞參數的影響
  5.4  橢球水滴碰撞的最大鋪展係數
  5.5  本章小結
第6章  冷麵上過冷水滴碰撞結冰的實驗與模擬
  6.1  過冷水滴的碰撞結冰實驗
    6.1.1  實驗工況
    6.1.2  碰撞與結冰特徵
  6.2  過冷水滴的碰撞結冰模擬
    6.2.1  過冷效應的引入
    6.2.2  物理模型與邊界條件
    6.2.3  網格無關性驗證
    6.2.4  模擬驗證
  6.3  模擬結果分析
    6.3.1  過冷效應的影響
    6.3.2  碰撞參數的影響
    6.3.3  碰撞結冰的形態
  6.4  本章小結
第7章  宏觀變物性積冰模型
  7.1  物理模型
    7.1.1  霜冰物性參數
    7.1.2  控制方程與邊界條件
    7.1.3  模型求解
    7.1.4  不同模型的比較
    7.1.5  模型驗證
  7.2  結果與討論
    7.2.1  積冰特性
    7.2.2  來流參數對臨界狀態的影響
    7.2.3  來流參數對積冰特性的影響
  7.3  模型選擇
  7.4  本章小結
第8章  總結與展望
  8.1  主要結論
  8.2  創新點
  8.3  後續工作展望

附錄  冰、水與空氣的物性參數
參考文獻
在學期間發表的學術論文與研究成果
致謝

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