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摘要
船舶在极地等气候寒冷恶劣的海上环境航行时，海水飞沫易导致其上层结构结冰，严重时对船舶航行及室外环境作业安全造成威胁。准确预测海水飞沫结冰，对确保极地区域安全作业具有重要意义。海水飞沫结冰和纯水飞溅结冰的主要区别在于盐度对结冰的影响，对于结冰问题，通常将海水飞沫简化为含盐的液态水滴（即含盐液滴，简称液滴）。数值模拟是研究含盐液滴结冰的重要手段，含盐液滴运动-传热传质过程是其结冰数值模拟的关键环节，决定了液滴撞击特性及与结冰相关的撞击液滴的物理量。本文在SHIPICE传热模型的基础上，提出了含盐液滴在运动过程中考虑质量损失及盐度变化的传热传质耦合模型；基于NNW-ICE平台，发展了拉格朗日框架下含盐液滴运动-传热传质耦合数值计算方法并开发了相应计算程序，实现了含盐液滴运动-传热传质过程的模拟；探究了含盐液滴运动-传热传质过程中的关键影响因素，系统分析了不同来流速度、温度、相对湿度和液滴粒径条件下的传热传质效应，为进一步发展含盐液滴结冰数值计算方法奠定了基础。
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