壁面特性与换热综合影响下液滴撞击相变行为的SPH方法研究
批准号:
12002296
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
马小晶
依托单位:
学科分类:
计算流体力学
结题年份:
2023
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
马小晶
中文摘要
液滴撞击壁面的相变过程是一种常见的物理现象,其传热传质能力在化工、能源、食品加工和航空等领域中发挥着重要的作用。相变过程中的液、固和气多相复杂耦合作用和固液传热、相变及壁面特性的影响,导致液滴撞击壁面后的运动形态、飞溅机制和相变行为具有复杂的多变性。因此,研究提出一种能够有效模拟再现液滴撞击壁面相变及其流动行为的数值方法,对研究和揭示液滴的演化规律和传热传质机制具有重要意义。本项目针对液滴撞击壁面的运动和相变问题,从多物理场与多相耦合理论出发,研究壁面特性与换热综合影响下的液滴撞击相变行为的数值关键算法与建模理论,构建基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法的液滴撞击相变模型,模拟研究液滴撞击不同特性有温差固体壁面的动态过程,分析液滴流动变形和相变过程的规律和影响因素,揭示液滴撞击壁面的流动机制和传热传质机理,为传热传质问题的研究和工程应用提供理论依据和分析手段。
英文摘要
The phase transformation process of droplet impingement on the solid surface is one of the most common physical phenomena. The capacity of heat-transfer and mass-transfer has been widely used in many fields, such as chemical industry, energy and food processing. However, owing to the complex coupling process of liquid, solid and gas during the droplet impingement, coupled with the phase change behavior of droplet and the effects of surface characteristics, it hasn't found the exact solution for the movement pattern, splashing mechanism and phase transformation behavior of droplets. Therefore, it is essential to propose a numerical method to effectively simulate the phase change and flow behaviors of the droplet impingement on the solid surface. In this study, the evolution of droplet and the mechanism of heat and mass transfer are investigated based on the multi-physical field and multi-phase coupling theory. The smoothed particle hydrodynamics (SPH) method is applied to construct the numerical model for the phase change behavior of droplet impingement on solid surface with different characteristics and temperatures. Various working conditions are analyzed. The flow behavior and heat and mass transfer mechanism of droplet are revealed, which would provide the theoretical basis and analysis method for the practical application.
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DOI:
10.19912/j.0254-0096.tynxb.2021-0419
发表时间:
2022
期刊:
太阳能学报
影响因子:
作者:
[刘寒, 马小晶, 王宏伟, 宋帆, 贺航]
通讯作者:
贺航
DOI:
10.1080/10407782.2023.2220907
发表时间:
2023-06
期刊:
Numerical Heat Transfer, Part A: Applications
影响因子:
--
作者:
[Z. Ma;Xiaojing Ma;Bowen Zhang;Xinpeng Xiao;Mengyao Fan]
通讯作者:
Z. Ma;Xiaojing Ma;Bowen Zhang;Xinpeng Xiao;Mengyao Fan
DOI:
10.1007/s10236-022-01497-w
发表时间:
2022-01
期刊:
Ocean Dynamics
影响因子:
2.3
作者:
[Xiaojing Ma;Bowen Zhang;Jie Chen;Xinchao Zhou;Wei Chen]
通讯作者:
Xiaojing Ma;Bowen Zhang;Jie Chen;Xinchao Zhou;Wei Chen
Numerical simulation of droplet evaporation based on the smoothed particle hydrodynamics method
基于平滑粒子流体动力学方法的液滴蒸发数值模拟
DOI:
--
发表时间:
2023
期刊:
Thermal Science
影响因子:
1.7
作者:
[Xinpeng Xiao, Xiaojing Ma, Kari Tusongjiang, Q. Xu, Mengyao Fan]
通讯作者:
Mengyao Fan
DOI:
10.11776/j.issn.1000-4939.2023.01.024
发表时间:
2023
期刊:
应用力学学报
影响因子:
作者:
[王敏, 马小晶, 陈尉, 张博文]
通讯作者:
张博文
共 16 条
基于多场多相模拟和深度学习的PCM传热相变机理及储热性能研究
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批准号:12362021
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:31万元
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批准年份:2023
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负责人:马小晶
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依托单位:
基于SPH的超高压磨料浆体射流破岩流固耦合问题研究
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批准号:11762021
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:38.0万元
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批准年份:2017
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负责人:马小晶
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依托单位:
国内基金
海外基金