表面超声波耦合低能壁面抑霜机理及抑霜特性研究

发布时间：2020-10-23 16:42

　　 结霜现象经常发生在天然气管道的燃气轮机滤芯及其他油气储运设备的表面上。为了有效地抑制结霜现象的发生,本文对表面超声波耦合低能壁面抑霜机理及抑霜特性进行了研究。本文从超疏水表面抑霜机理出发,提出了模拟液滴凝固相变过程的改进的焓法格子Boltzmann模型。模拟结果表明:表面接触角以及粗糙元均会影响液滴的冻结过程。使用加入了成核概率函数的改进的焓法格子Boltzmann模型对冷表面上霜层的生长过程进行模拟。模拟结果表明:增大冷表面接触角、升高冷表面温度及减小湿空气相对湿度可以抑制霜层生长。从超声波的作用机理出发,本文采用多松弛格子Boltzmann模型模拟了超声波的传播及低能表面上液滴在其作用下的运动过程。模拟结果表明:超声波在传播的过程中存在衰减的现象。超疏水壁面上的液滴更容易被去除。超声波的波长越短,液滴越容易脱离表面。表面超声波的振幅越大,液滴运动的距离越远。此外,对表面超声波作用于低能冷表面上液滴的冻结及冰粒的融化过程进行模拟。模拟结果表明:表面超声波的波长越短,液滴冻结的时间越迟,在吸收热量的过程中,完全冻结的液滴还会融化。表面超声波的振幅越大,冰粒运动的距离越远。本文提出了将表面超声波与低能表面相耦合的抑霜方法,为今后抑霜的研究提供新的思路。
【学位单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TE89
【部分图文】：

D2Q4模型示意图

D2Q9模型示意图

D3Q7模型示意图
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本文编号：2853279