超声波瞬间脱除冷表面冻结液滴的试验研究 被引量：7

1

作者 李栋 陈振乾 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2730-2735,共6页

试验研究了超声振荡对冷表面冻结液滴的影响。对施加频率20kHz的超声振荡作用下冷平板上冻结液滴的脱除现象进行了可视化研究,记录了超声开启瞬间冻结液滴的脱落过程,分析了超声作用瞬间冷平板内部的温度变化规律,探讨了超声振荡瞬间脱... 试验研究了超声振荡对冷表面冻结液滴的影响。对施加频率20kHz的超声振荡作用下冷平板上冻结液滴的脱除现象进行了可视化研究,记录了超声开启瞬间冻结液滴的脱落过程,分析了超声作用瞬间冷平板内部的温度变化规律,探讨了超声振荡瞬间脱除冻结液滴的机理。试验结果表明,超声作用瞬间冻结液滴脱离冷表面,且伴有弹开现象的发生,同时,平板内部出现温度阶跃。分析认为超声机械作用产生的剪切力以及空化作用产生的冲击力的联合作用是冻结液滴瞬间脱除的主要原因。结果表明,超声振荡能够瞬间脱除冷平板表面作为结霜基底的冻结液滴,是一种有效的除霜方法。 展开更多

关键词 超声振荡 冻结液滴 冷表面 温度阶跃 空化效应

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超声功率对冷壁面冻结液滴脱除效果的影响 被引量：7

2

作者 李栋 陈振乾 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期751-755,共5页

试验研究了超声功率对冷壁面冻结液滴脱除效果的影响,分析了不同超声功率对不同尺寸以及不同冻结时间冻结液滴的脱除能力.试验结果表明,超声振荡可以有效脱除冷表面冻结液滴,且随着超声输入功率从100 W增加到1 000 W,冷壁面冻结液滴脱... 试验研究了超声功率对冷壁面冻结液滴脱除效果的影响,分析了不同超声功率对不同尺寸以及不同冻结时间冻结液滴的脱除能力.试验结果表明,超声振荡可以有效脱除冷表面冻结液滴,且随着超声输入功率从100 W增加到1 000 W,冷壁面冻结液滴脱除概率逐渐增加;冻结液滴粒径越大,超声功率对冻结液滴的脱除效果越显著;冻结时间越长,达到相同脱除概率所需的超声功率越大.通过调整超声功率可使冷表面冻结液滴的脱除概率达到70%.试验结果为超声波除霜功率参数配置提供了依据. 展开更多

关键词 超声振荡 冻结液滴 超声输入功率 冻结时间

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不同振动条件下水平冷表面上液滴冻结过程数值模拟

3

作者 陈清华 盛恩 +3 位作者 张斌 季家东 王建刚 刘萍 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第23期86-93,共8页

液滴冻结作为结霜初期霜层生长的初始开端,对后续霜层生长发挥着关键作用。为研究液滴在振动条件下的冻结规律,通过对水平冷表面添加正弦周期性振动条件进行数值模拟分析,并搭建试验平台进行验证。研究结果发现:振动条件改变了固液相界... 液滴冻结作为结霜初期霜层生长的初始开端,对后续霜层生长发挥着关键作用。为研究液滴在振动条件下的冻结规律,通过对水平冷表面添加正弦周期性振动条件进行数值模拟分析,并搭建试验平台进行验证。研究结果发现:振动条件改变了固液相界面形态,缩短了液滴完全冻结时间,其中改变振动频率和振动幅值均会加快液滴冻结;液滴冻结前期,受凝固放热和固相成长影响,测点温度变化呈现先慢后快再趋于平缓的趋势,测点温度平均变化速率与振动频率和振动幅值成正比;液滴冻结过程中,相界面波动程度主要受振动幅值和液滴大小影响,体积恒定时,振动幅值越大,相界面波动程度越明显,相同振动条件下,液滴体积越小,相界面波动程度越明显。 展开更多

关键词 液滴冻结 振动条件 水平冷表面 相界面变化 数值模拟

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铝板冷壁表面液滴冻结过程的数值模拟

4

作者 王洪利 吴雅茹 李晨赫 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期70-75,87,共7页

为减少铝板冷壁表面液滴冻结的危害,利用Fluent软件对铝板表面的液滴冻结进行数值模拟,分析冷壁表面温度、空气温度、液滴初始温度和液滴体积对液滴内部温度场和固相体积分数的影响。结果表明:液滴冻结过程中内部温度场和固液界面均呈... 为减少铝板冷壁表面液滴冻结的危害,利用Fluent软件对铝板表面的液滴冻结进行数值模拟,分析冷壁表面温度、空气温度、液滴初始温度和液滴体积对液滴内部温度场和固相体积分数的影响。结果表明:液滴冻结过程中内部温度场和固液界面均呈凹状对称分布;当冷壁表面温度由-10℃下降到-20℃,液滴的冻结时间由36.5 s下降到14.3 s;当空气温度由-5℃下降到-15℃,液滴的冻结时间由31.0 s降低到29.7 s;当液滴初始温度由2℃增加到14℃,液滴的冻结时间由21.2 s增加到22.2 s;当液滴体积由5μL增加到20μL,液滴的冻结时间由12.1 s增加到30.8 s;当冷壁表面温度不变时,液滴完全冻结后,内部温度场趋于一致,与液滴初始温度和体积无关。研究结果为抑制铝板冷壁表面霜层的生长提供依据。 展开更多

关键词 铝板冷壁表面 液滴冻结 固相体积分数 温度场 数值模拟

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超疏水冷表面上液滴冻结的可视化观测 被引量：3

5

作者 李栋 张文娣 +2 位作者 赵孝保 王鑫 钱晨露 《南京工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2016年第6期116-123,共8页

对超疏水和普通表面上液滴冻结过程进行了对比试验观测,对液滴初始冻结时间和液滴冻结持续时间进行了对比研究,并对超疏水表面延缓液滴冻结的机制进行了理论分析。试验结果发现:与普通表面相比,超疏水表面上液滴初始冻结时间和液滴冻结... 对超疏水和普通表面上液滴冻结过程进行了对比试验观测,对液滴初始冻结时间和液滴冻结持续时间进行了对比研究,并对超疏水表面延缓液滴冻结的机制进行了理论分析。试验结果发现:与普通表面相比,超疏水表面上液滴初始冻结时间和液滴冻结持续时间明显滞后,不同冷表面温度下,超疏水表面均可有效延迟液滴冻结。表面接触角和粗糙度的综合效应,可显著增加相变所需吉布斯自由能壁垒,同时减少液滴-平板之间传热面积是延缓液滴初始冻结和液滴冻结过程发生的根本原因。 展开更多

关键词 超疏水 液滴冻结 可视化 初始冻结时间 冻结持续时间

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铜表面液滴冻结的实验研究 被引量：3

6

作者 侯建强 龚建英 李真 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期30-36,共7页

为了研究液滴冻结过程中液滴内部固-液相界面的动态变化特性以及液滴形变的变化规律,基于液滴冻结可视化实验平台,对冷铜表面液滴冻结过程进行了可视化实验研究,分析了不同冷表面预设温度下液滴过冷度和液滴冻结时间的变化规律以及液滴... 为了研究液滴冻结过程中液滴内部固-液相界面的动态变化特性以及液滴形变的变化规律,基于液滴冻结可视化实验平台,对冷铜表面液滴冻结过程进行了可视化实验研究,分析了不同冷表面预设温度下液滴过冷度和液滴冻结时间的变化规律以及液滴体积对液滴冻结时间的影响。实验结果表明:在液滴冻结过程中,液滴内部固-液相界面呈现出凹界面特性;在表面张力和固-液相界面的凹面特性的共同作用下,液滴完全冻结后会在其顶部形成明显的乳状凸起;液滴冻结前期固-液相界面的推移速度较快,冻结速度较快,随着时间的推移,固-液相界面的推移速度逐渐减小,致使冻结速度减小;随着冷表面温度的降低,液滴冻结所需要的过冷度不断增加。研究发现了临界过冷度的存在,约为-12℃,适当增加液滴的临界过冷度可延缓其冻结过程。液滴冻结时间主要取决于液滴过冷时间,液滴过冷时间受冷表面温度的影响较大;液滴体积对液滴过冷时间的影响并不是单调的。 展开更多

关键词 液滴冻结 临界过冷度 冻结时间

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铜基疏水冷表面液滴冻结实验研究 被引量：2

7

作者 周家森 齐宝金 +1 位作者 魏进家 于婷 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期108-114,共7页

为了研究不同环境条件下液滴在不同接触角疏水表面的冻结行为,采用自组装法制备了具有不同接触角的铜基疏水表面,通过实验观测了不同环境条件下液滴在不同接触角表面的冻结行为,分析了各因素如接触角、冷表面温度、环境温度以及湿度对... 为了研究不同环境条件下液滴在不同接触角疏水表面的冻结行为,采用自组装法制备了具有不同接触角的铜基疏水表面,通过实验观测了不同环境条件下液滴在不同接触角表面的冻结行为,分析了各因素如接触角、冷表面温度、环境温度以及湿度对冻结时间的影响。实验结果表明:在降温过程中,由于疏水表面润湿性发生变化导致接触角减小;冻结时间随接触角、冷表面温度、环境温度及湿度的增加均呈现增加的趋势。结合液滴冻结开始后的相变过程及能量守恒原理,建立了液滴冻结一维层式数学模型,对不同实验条件下液滴的冻结持续时间进行计算,计算结果与实验结果吻合良好,误差不超过15%。 展开更多

关键词 液滴冻结 抗霜露 疏水结构 冻结行为

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冷壁表面液滴冻结过程的数值模拟 被引量：1

8

作者 王洪利 赵乾辉 +1 位作者 梁精龙 张振迎 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期67-72,共6页

为研究冷壁表面特性和空气温度对液滴冻结过程的影响,以及液滴冻结过程中液滴内部温度随时间的变化规律,通过Ansys Fluent软件的凝固/熔化模型对冷壁表面上的液滴冻结过程进行数值模拟。结果表明:冷壁表面上的液滴在冻结过程中,内部温... 为研究冷壁表面特性和空气温度对液滴冻结过程的影响,以及液滴冻结过程中液滴内部温度随时间的变化规律,通过Ansys Fluent软件的凝固/熔化模型对冷壁表面上的液滴冻结过程进行数值模拟。结果表明:冷壁表面上的液滴在冻结过程中,内部温度分布不均匀,会随位置高度变化而变化。同时冷壁表面与液滴接触角越小,液滴内部温度散热越快,冻结时间也就越短。当接触角由60°增加到160°时,液滴冻结时间由24.7 s增加到337 s。空气温度越低,液滴发生相变的驱动力增加,液滴完全冻结时间越短,当空气温度由283.15 K降到263.15 K时,冻结时间由62.3 s降到55.7 s。 展开更多

关键词 冷壁表面 液滴冻结 固相体积分数 接触角 数值模拟

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飞机冷板液滴相变实验研究 被引量：2

9

作者 孙金绢 田建辉 彭润玲 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期26-30,共5页

利用模拟风洞、显微镜、高速摄像机及各种传感器等设备设计搭建了实验平台,对不同工况下飞机冷板上液滴冻结形成进行了实验研究。研究结果显示过冷液滴成核的过程非常短暂仅持续几十毫秒,在相变完成后液滴体积会膨胀并形成乳状凸起,较... 利用模拟风洞、显微镜、高速摄像机及各种传感器等设备设计搭建了实验平台,对不同工况下飞机冷板上液滴冻结形成进行了实验研究。研究结果显示过冷液滴成核的过程非常短暂仅持续几十毫秒,在相变完成后液滴体积会膨胀并形成乳状凸起,较低的冷板温度与较高的相对湿度会缩短液滴冻结时间,增加液滴体积将使冻结时间呈现先增加后减小的趋势,增加空气流速将使冻结时间呈现先减少后增大的趋势。 展开更多

关键词 液滴冻结 成核 过冷度 飞机积冰

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液滴撞击微结构纹理表面的冻结特性

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作者 朱俊豪 王忠义 +3 位作者 代铮 王萌 陈浩然 武万强 《哈尔滨工程大学学报》 2025年第9期1776-1783,共8页

为解决高寒地区海水飞沫易在结构表面撞击冻结,影响设备稳定运行的问题,本文基于微结构疏水表面具有优异的抑制结冰特性,针对微结构纹理表面对液滴撞击冻结过程进行实验研究。结果发现液滴撞击黏附直径远大于静态黏附直径并显著影响冻... 为解决高寒地区海水飞沫易在结构表面撞击冻结,影响设备稳定运行的问题,本文基于微结构疏水表面具有优异的抑制结冰特性,针对微结构纹理表面对液滴撞击冻结过程进行实验研究。结果发现液滴撞击黏附直径远大于静态黏附直径并显著影响冻结时间。接触面积较大且液滴直径较大时,易在冷表面形成冰膜,导致液滴回缩大幅抑制,液滴形态发生明显变化。结果表明:优化的黏附直径和冻结时间预测模型可以实现对液滴撞击冻结的更加有效预测,为液滴凝固以及防冰研究提供基础。 展开更多

关键词 液滴撞击 液滴冻结黏附 微结构疏水表面 实验研究 模型预测 积冰预测 多相流 凝固相变

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磁场对铜板冷表面抑霜的可视化研究 被引量：2

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作者 秦仪 勾昱君 +2 位作者 张文博 刘佳成 王者 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期88-96,共9页

为了研究弱磁对凝结液滴冻结和结霜过程的影响。通过在冷表面两侧施加永磁铁的方式,探究磁场(0—70 mT)和液滴冻结时间、大小、霜厚及结霜质量的关系。实验结果表明:在相同的工况下,随着磁场强度的增加,冷表面上发生液滴冻结的时间逐渐... 为了研究弱磁对凝结液滴冻结和结霜过程的影响。通过在冷表面两侧施加永磁铁的方式,探究磁场(0—70 mT)和液滴冻结时间、大小、霜厚及结霜质量的关系。实验结果表明:在相同的工况下,随着磁场强度的增加,冷表面上发生液滴冻结的时间逐渐延长,但随湿度增加到一定程度时,液滴冻结的时间与磁场强度的关系并不是呈线性关系;另外,在不同磁场强度下,冻结液滴的尺寸不同;在结霜过程中,霜层生长的速度随着磁场强度的增加而变缓,结霜质量随之减少。以上的结果表明,一定的磁场强度对冷表面上液滴的冻结和霜层的生长均能起到一定的抑制作用,但随着冷表面温度的降低和环境湿度的增加,磁场对液滴冻结和结霜过程的抑制作用会减弱。 展开更多

关键词 磁场 铜板表面 液滴冻结 结霜

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弱交流磁场下裸铜表面结晶特性研究 被引量：2

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作者 孟俣 刘斌 +4 位作者 单亮亮 张蕊 陈爱强 Georges El Achkar Bennacer Rachid 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期153-159,共7页

本文研究了环境温度恒定为25℃、相对湿度为49%、体积为0.01 mL的液滴在-20℃裸铜底板的冻结实验,发现在附加交流磁场强度分别为2.0×10^-3、2.5×10^-3、3.0×10^-3、3.5×10^-3、4.0×10^-3、4.5×10^-3、5.0... 本文研究了环境温度恒定为25℃、相对湿度为49%、体积为0.01 mL的液滴在-20℃裸铜底板的冻结实验,发现在附加交流磁场强度分别为2.0×10^-3、2.5×10^-3、3.0×10^-3、3.5×10^-3、4.0×10^-3、4.5×10^-3、5.0×10^-3、5.5×10^-3、6.0×10^-3 T的作用下,液滴结晶过冷度增大,最大过冷度提高了2.08℃;但附加磁场会减小成核驱动力;相比无磁场情况下,液滴冷凝时间减少,凝结粒径相比无磁场下较小。通过对在相同温湿度下自然对流条件的冷铜底板结霜可视化研究发现,由于附加磁场使极性水分子有序的在底板排列,较无磁场下液滴结晶过程熵增更小,在宏观上呈现液滴有序排列。此外,实验发现在0~6×10^-3 T的磁场强度范围,随着磁场强度的增大,平板单位面积结霜量减小,单位面积结霜量与交流磁场强度有较高的相关性,得到了拟合关系式。 展开更多

关键词 交流磁场 液滴冻结 过冷度 单位面积结霜量

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基于格子Boltzmann方法的饱和冻土孔隙成冰介观尺度模拟 被引量：1

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作者 王情玉 滕继东 +2 位作者 钟宇 张升 盛岱超 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期317-326,共10页

路基冻胀问题严重影响寒区高速铁路的安全服役,而成冰相变过程是解释冻胀机制的关键。基于介观尺度的格子Boltzmann方法,将修正的孔隙水冻结温度算法与焓法固液相变格子Boltzmann模型相结合,模拟了悬浮液滴冻结和冻土孔隙水成冰两个过程... 路基冻胀问题严重影响寒区高速铁路的安全服役,而成冰相变过程是解释冻胀机制的关键。基于介观尺度的格子Boltzmann方法,将修正的孔隙水冻结温度算法与焓法固液相变格子Boltzmann模型相结合,模拟了悬浮液滴冻结和冻土孔隙水成冰两个过程,分别揭示了液态水在自由状态和孔隙束缚状态下冰水相变的细观机制。计算结果表明:土体孔隙中冰晶由中心向外生长的过程与悬浮在空气中的液滴冻结过程截然不同,并且孔隙水越接近颗粒表面,其冻结温度越低。相同粒径颗粒按照不同排列方式得到的冻结特征曲线(soil freezing characteristic curves,简称SFCC)具有明显差异;不同粒径的SFCC随着颗粒增大残余水含量逐渐变少,形态更加陡峭。通过与文献试验结果对比,验证了格子Boltzmann方法的有效性,表明该方法能够为研究多孔介质水气迁移与相变过程提供介观尺度的新手段。 展开更多

关键词 格子BOLTZMANN方法 液滴冻结 冻土 孔隙成冰 数值模拟

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