六角冰晶生长过程的相场模拟

论文摘要

为了研究空气中过冷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。基于相场法中经典的Kobayashi模型,采用有限差分法九点差分格式离散偏微分方程,借助Python语言编程工具实现了冰晶生长的模拟及可视化。通过主要参数的敏感性分析,发现界面宽度均值、融化温度等参数对冰晶生长及最终形貌存在不同程度的影响,枝晶生长模拟过程与显微镜实验观察结果相一致,并与自然界真实存在的雪花轮廓相似,验证了本文数值方法的可靠性,对冰晶生长过程的数值模拟,进一步揭示过冷水滴附着结冰过程的微观机理。

论文目录

• 1 Kobayashi相场模型
• 2 数值求解过程
•   2.1 离散形式
•   2.2 初始条件及边界条件
•   2.3 数值模拟结果及对比
•     2.3.1 冰晶生长过程
•     2.3.2 模拟冰晶与自然界雪花对比
• 3 参数敏感性分析
•   3.1 弛豫时间τ
•   3.2 界面宽度均值
•   3.3 融化温度TM
•   3.4 各向异性模数j
•   3.5 各向异性强度δ
•   3.6 潜热常值K
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 韩端锋,王永魁,鞠磊,王庆,王春阳

关键词: 上层建筑,结冰,液滴,冰晶,相场法,有限差分法,数值模拟,参数影响

来源: 哈尔滨工程大学学报 2019年09期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

专业: 化学

单位: 哈尔滨工程大学船舶工程学院

基金: 国家自然科学基金项目(51809061,51639004),国家重点研发计划项目(2018YFC1406000,2016YFE0202700),黑龙江省科学基金项目(LC2018021),中央高校基本科研业务费专项资金项目(HEUCFM180111)

分类号: O781

页码: 1537-1542

总页数: 6

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