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摘要
为了研究海浪飞溅水滴附着船舶上层建筑后结冰过程的微观机理,本文进行了冰晶生长数值模拟研究。运用Wheeler相场模型再现了海水冰晶的生长过程,建立了相场及温度场控制方程,并将海水视为盐和纯水的二元混合物来引入溶质场控制方程。采用有限差分法离散偏微分方程,并借助Python语言编程工具实现冰晶生长的模拟及可视化。通过设置冰物理参数和引入晶核方式保证了冰晶生长的真实性,并将生长结果与显微镜实验观察冰晶及自然界真实存在的雪晶进行对比,验证了本文数值方法的可靠性。定量分析了无量纲过冷度等重要参数对冰晶生长及最终形貌的影响规律。通过对二维海水冰晶的模拟,揭示了冰晶形成机理,有助于完善过冷水滴冻结数值模拟过程,最终为极地船舶防/除冰设计及安全提供理论基础。
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