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快速非平衡相变对过冷水滴撞击与飞溅行为的影响机理研究
结题报告
批准号:
11972211
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
陈民
依托单位:
学科分类:
多相流、渗流与非牛顿流体力学
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈民
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中文摘要
研究过冷水滴撞击与飞溅规律对飞机积冰数值计算的发展有重要意义。本项目拟采用微观模拟、理论分析与实验相结合的方法开展快速非平衡相变对过冷水滴撞击与飞溅行为的影响机理研究。采用过冷水快速非平衡相变的分子动力学模拟与过冷熔体晶体生长理论相结合的办法,分析界面动力学效应对过冷水中冰晶生长的影响规律,提出在较大过冷度范围内的冰晶生长速度预测方法。通过过冷水滴撞击飞溅实验,研究快速非平衡相变对飞溅模式的影响规律,获得相变影响下的飞溅临界参数。基于微观机理和实验数据,结合理论分析,建立考虑快速非平衡相变影响的过冷水滴撞击飞溅模型,为飞机积冰数值计算服务。快速非平衡相变影响下的过冷水滴撞击与飞溅规律是流体力学、热力学及传热传质学学科间的交叉问题,涉及到过冷大水滴碰撞、微观尺度的枝晶生长、气液固三相界面等。本项目拟开展的研究能够促进对快速非平衡相变与多相流动耦合机理的认识,也有助于促进流体力学学科的发展。
英文摘要
The impact and splash of supercooled water droplets are essential for the numerical calculation of ice accretion on aircraft surfaces. This project aims to use microscopic simulation, theoretical analysis and experimental methods to study the effect of rapid non-equilibrium phase transition on impact and splash of supercooled water droplets. Molecular dynamics simulations of rapid non-equilibrium phase transition of supercooled water will be carried out. Combined with crystal growth theory of supercooled melts, the influence of interface kinetics on the growth of supercooled dendrites will be analyzed. The prediction method of dendrite growth rate in a wide range of supercooling will be proposed. The impacting and splashing experiments of supercooled water droplets will be carried out to investigate the influence of rapid non-equilibrium phase transition on the splash pattern and obtain the critical splashing parameters under the influence of phase transition. Based on the microscopic mechanism and experimental data, combined with theoretical analysis, a splash model for supercooled water droplet considering the influence of rapid non-equilibrium phase transition will be developed, which will serve the numerical calculation of ice accretion. The effect of rapid non-equilibrium phase transition on impact and splash of supercooled water droplets is an interdisciplinary problem between fluid mechanics, thermodynamics, and heat and mass transfer. It involves the impacting supercooled large droplets, microscale dendrite growth, gas-liquid-solid interface. The research in this project will improve the understanding of the coupling between the rapid non-equilibrium phase transition and the multiphase flow and promote the development of fluid mechanics.
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DOI:10.1063/5.0107777
发表时间:2022
期刊:The Journal of Chemical Physics
影响因子:--
作者:Chenchen Guo;Hairong Qin;Yong Zhu;Min Chen;Yongjun Lü
通讯作者:Yongjun Lü
DOI:10.1039/c9cp07021d
发表时间:2020-02
期刊:Physical chemistry chemical physics : PCCP
影响因子:--
作者:Q. Bi;Chenchen Guo;Y. Lü
通讯作者:Q. Bi;Chenchen Guo;Y. Lü
DOI:10.1021/acs.langmuir.1c02207
发表时间:2021
期刊:LANGMUIR
影响因子:3.9
作者:Guo Chenchen;Qin Hairong;Zhu Yong;Lu Yongjun
通讯作者:Lu Yongjun
DOI:10.1039/d0cp05828a
发表时间:2021
期刊:Physical chemistry chemical physics : PCCP
影响因子:--
作者:Haishen Huang;L. Ai;Min Chen;Y. Lü
通讯作者:Y. Lü
DOI:--
发表时间:2023
期刊:工程热物理学报
影响因子:--
作者:宋振宇;周宇思;艾立强;李润道;陈民
通讯作者:陈民
化学反应及相间传质对CO2/水/烷烃三相流体在多孔介质孔隙内流动的影响规律研究
  • 批准号:
    51776104
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    陈民
  • 依托单位:
液体空化初生及空化核形成规律的分子动力学模拟与实验
  • 批准号:
    51476085
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    陈民
  • 依托单位:
流/固界面动量与能量传递规律的分子动力学研究
  • 批准号:
    51076078
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    38.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    陈民
  • 依托单位:
过冷水形核过程的分子动力学模拟与实验
  • 批准号:
    50876049
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    陈民
  • 依托单位:
微纳体系中流体输运与控制的分子动力学研究
  • 批准号:
    10372051
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2003
  • 负责人:
    陈民
  • 依托单位:
蒸发和凝结现象的分子动力学研究与实验
  • 批准号:
    50106004
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2001
  • 负责人:
    陈民
  • 依托单位:
国内基金
海外基金