过冷水滴的结冰与碰撞及其耦合特性研究(精)/清华大学优秀博士学位论文丛书

本书围绕过冷水滴的结 冰与碰撞过程，开展了静置 过冷水滴的成核与结冰研究 ，探讨了水滴初始形状对其 碰撞动力学特性的影响，分 析了过冷水滴碰撞与结冰的 耦合机理；还分析了单个微 观过冷水滴碰撞结冰现象与 宏观积冰过程之间的联系， 建立了变物性宏观积冰模型 。 本书适合高校和科研院 所工程热物理、流体力学等 相关专业的师生及科研人员 阅读。

张旋，男，1991年出生于湖北随州，2019年7月于清华大学能源与动力工程系（原热能工程系）获得工博士学位，现为南洋理工大学（新加坡）博士后（国家博士后国际交流计划派出项目资助）。主要研究方向包括非平衡相变、过冷水结冰、液滴动力学等。已发表SCI/EI论文20余篇，曾获得清华大学优秀博士论文、吴仲华优秀优秀研究生奖（中国工程热物理学会）等。

第1章 引言 1.1 研究背景与意义 1.1.1 过冷现象 1.1.2 结冰与结霜 1.1.3 问题的提出 1.2 研究现状 1.2.1 壁面静置过冷水滴的结冰 1.2.2 水滴的碰撞动力学特性 1.2.3 过冷水滴的碰撞结冰 1.2.4 宏观积冰模型 1.2.5 研究现状小结 1.3 研究内容 第2章 实验系统与数值模拟方法 2.1 实验系统及数据处理 2.1.1 实验系统介绍 2.1.2 数据处理方法简介 2.1.3 误差分析 2.2 表面制备与表征 2.2.1 不同接触角表面的制备方法 2.2.2 表面表征与润湿性测量 2.3 数值模拟方法 2.3.1 VOF多相流模型 2.3.2 凝固/融化相变模型 2.3.3 动态接触角模型 2.4 本章小结 第3章 壁面静置过冷水滴的成核再辉特性 3.1 水滴结冰与融化的实验 3.1.1 水滴的结冰过程 3.1.2 已冻结水滴的融化过程 3.2 成核实验与结果分析 3.2.1 降温速率对成核实验的影响 3.2.2 系统误差与成核随机性分析 3.2.3 成核温度与成核率 3.3 成核特性的影响因素 3.3.1 体积效应 3.3.2 时间效应 3.4 再辉阶段的理论分析 3.5 本章小结 第4章 壁面静置过冷水滴的冻结特性 4.1 冻结轮廓的理论模型 4.1.1 初始阶段 4.1.2 成核再辉阶段 4.1.3 冻结阶段 4.1.4 模型验证 4.1.5 冷面温度对水滴冻结的影响 4.2 冻结阶段的数值模拟 4.2.1 几何条件 4.2.2 物理模型与边界条件 4.2.3 模拟参数选择 4.2.4 模拟结果与讨论