基于成霜驱动势冷板霜层生长的数值研究

作者：李晓萍; 刘向农; 孙东方; 刘如佳; 董婷

来源：合肥工业大学学报(自然科学版), 2022, 45(11): 1449-1453+1496.

DOI：10.3969/j.issn.1003-5060.2022.11.002

• 计算流体力学(CFD)
• 成霜驱动势
• 过饱和
• 霜生长与密实化

文章从相变驱动势的角度出发修正湿空气-水冷凝速率，以霜-气界面上过饱和水蒸气与霜域内水蒸气的浓度差作为成霜驱动势，建立湿空气-霜的相变率表达式导入到Fluent中，并耦合软件中的欧拉两相流模型实现湿空气相到冰相的质量传递，同时从霜的平均厚度和霜层质量2个方面验证模型的合理性。模拟结果表明：霜-气界面上湿空气温度随着时间增加而升高，过饱和水蒸气质量分数下降，导致从冷板前端到尾部的水蒸气浓度差逐渐减少，且水蒸气浓度差在冷板截面x=20 mm到x=25 mm之间下降速率最大，为15.6%;在2 h以内，霜层平均厚度增长较快，湿空气主要用来增加霜的厚度，在2～3 h之间，冰晶体积分数增长迅速，尤其是在冷板截面x=10 mm处，从0.086 32增长到0.171 30,增加了98.4%,即此时湿空气主要用来增加霜密度。该文的研究对探究融霜的位置和时间具有重要意义。

• 单位
  合肥工业大学