环境介质对低温壁面上液滴凝固相变的影响

作     者：吕思佳 朱迅 Dominique Legendre 孙超 

作者单位：清华大学能源与动力工程系 

会议名称：《第十二届全国流体力学学术会议》

会议日期：2022年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

关 键 词：液滴 环境介质 凝固 热交换 

摘      要：探究低温壁面上液滴的凝固相变时,如果周围环境介质为气相,人们通常忽略液滴与环境介质之间的热交换。然而当环境介质为液相时,实验发现液滴的凝固过程发生了明显改变,液滴与环境介质之间的热交换变得不可忽略。通过直接数值模拟探究发现,液相环境介质成为液滴凝固过程中的重要冷源之一,它的存在加速了液滴外表面的冷却,改变了液滴内部固-液界面的形状演化。当液滴外表面完全凝固后,形成了一个冰壳包裹住整个液滴。此时由于液滴内部仍封存着部分液体相,随着液相进一步凝固,相变带来的体积变化会导致液滴的最终形貌发生明显改变。最终我们构建了理论模型对液滴内部封存的液相进行定量预测。该研究不仅给出了环境介质对低温壁面上液滴凝固过程的重要影响,还提出了调控液滴凝固速率和最终形态的新思路。