冷表面上水滴冻结过程的研究

本文对冷表面上的水滴冻结过程进行了研究.用显微成像系统对该过程进行了现象观察,采用热电偶对水滴中心温度进行了测量.实验发现,水滴温度随冷表面温度下降而下降,稍低于0℃时没有显著相变.水滴温度继续降低到约-5℃时发生明显相变,同时,水滴中心温度迅速回升并维持在稍低于三相点温度,冻结锋面到达热电偶所在的水滴中心位置后又逐渐下降,直到非常接近冷表面温度.建立了该过程的数学模型并进行了数值模拟,结果与实验基本符合.     

过冷池沸腾落塔短时微重力实验研究

本文研制了一套控温池沸腾实验设备,利用中国科学院国家微重力实验室落塔开展了短时微重力环境下的过冷池沸腾传热实验研究.加热元件为长30 mm、直径60 μm的铂丝.实验工质为O.1 MPa压力下过冷度为24℃的R113.在地面常重力和落塔短时微重力实验中,观测到核态沸腾和双模态过渡沸腾现象.对核态沸腾,微重力传热效果稍有增强而汽泡形态却呈现出剧烈变化.对双模态过渡沸腾,微重力下膜态沸腾部分有明显收缩,但热流密度值仍比常重力时减小20%.     

A Study of Ca-Mg Silicate Crystalline Glazes ——An Analysis on Forms of Crystals

In the study on Ca-Mg silicate crystalline glazes, we found some disequilibrated crystallization phenomena,such as non-crystallographic small angle forking and spheroidal growth, parasitism and wedging-form of crystals, dendritic growth, secondary nucleation, etc. Those phenomena possibly resulted from two factors:(1) partial temperature gradient, which is caused by heat asymmetry in the electrical resistance furnace,when crystals crystalize from silicate melt; (2) constitutional supercooling near the surface of crystals. The disparity of disequilibrated crystallization phenomena in different main crystalline phases causes various morphological features of the crystal aggregates. At the same time, disequilibrated crystallization causes great stress retained in the crystals, which results in cracks in glazes when the temperature drops. According to the results, the authors analyzed those phenomena and displayed correlative figures and data.     

过冷液体钾形核初期微观动力学机理的模拟研究

采用分子动力学方法对液态金属钾凝固过程进行了模拟,根据凝固过程体系平均原子能量、原子成键类型和成团类型,以及均方位移和非Gauss参数等动力学参数的演化特征,对过冷熔体形核初期微观动力学机理进行了研究.结果表明:根据过冷液体钾结晶形核过程热力学、动力学和结构特性的演化规律, 其过冷温度区间可以分为两个明显不同的阶段,潜在结晶核心出现在过冷液体较低温区.过冷熔体钾在形核初期,二十面体团簇结构在α-弛豫阶段逐渐解体,同时具有体心立方(bcc)结构的潜在结晶核心逐步形成,其临界晶核包含约300个原子.     

过冷Ni-P合金的凝固行为

以揭示共晶系合金在不同过冷度下凝固时初生相的选择规律和凝固组织形成机理为目的, 用熔融玻璃净化和循环过热相结合的方法, 将Ni_100-xP_x(x=18, 19, 19.6, 20, 21, 原子百分比)合金过冷至平衡液相线以下不同的温度, 用高速红外测温仪记录了试样的凝固冷却曲线, 详尽分析了试样的凝固组织.结果表明, 过冷Ni-P合金快速凝固过程中析出的初生相为α-Ni/Ni₃P耦合共晶时, 整个凝固过程中仅出现一次再辉, 在所形成的异常共晶组织中α-Ni颗粒大小分布均匀;而当某一共晶相优先析出时, 另外一相需要在残留液相中重新形核, 致使凝固过程中出现两次再辉, 相应形成颗粒相大小截然不同的两类异常共晶组织;据此绘制了Ni-P合金初生相为共生共晶的区域. Ni-P合金中α-Ni的生长动力学明显快于Ni₃P, 使得在大过冷度下过共晶合金也以α-Ni作为初生相进行凝固.     

滴状冷凝过程液滴自由表面温度场分析

对于滴状冷凝过程及其传热强化机理, 一般通过分析冷凝壁面上液滴分布和运动规律进行研究, 并且将单个液滴视为稳定的个体, 很少涉及液滴内部运动特征. 本文通过红外热像仪观测了纯蒸气滴状冷凝过程中, 液滴运动时自由表面温度场的演化过程. 发现在疏水壁面上, 液滴由于合并或脱落而发生移动过程中, 其自由表面温度先降低, 而后升高并高于移动前温度. 通过分析疏水表面上液滴移动过程的物理模型, 认为液滴移动时表面液膜发生履带式滚动现象, 或者发生液滴内部与自由表面附近的液体间形成对流和掺混现象. 对液滴运动时表面温度演变规律的分析表明: 触发液滴表面发生持续冷凝可能需要克服一个临界过冷度, 当气液间温差超过该临界值时才诱发冷凝; 液滴合并或脱落等整体运动过程, 导致了液滴内部的运动特征, 并促进了较大尺寸液滴表面发生直接冷凝, 这为强化冷凝传热的研究提供新的思路.     

相场晶体法模拟过冷熔体中的晶体生长

利用相场晶体(phase-field crystal)模型,采用有限差分法,模拟了过冷熔体中晶体生长过程,研究了不同相区、不同过冷度对晶体生长过程的影响.结果表明,在共存区中,随着演化的进行,晶体生长被抑制,液-晶边界层逐渐变厚;在单相区中,随着过冷度的增大,晶态区面积显著增加,液-晶边界层逐渐变薄.晶体生长速度和过冷度成近似线性的关系. 关键词： 相场晶体 自由能函数 过冷熔体 晶体生长     

Subcooled pool boiling heat transfer in fractal nanofluids:A novel analytical model

A novel analytical model to determine the heat flux of subcooled pool boiling in fractal nanofluids is developed. The model considers the fractal character of nanofluids in terms of the fractal dimension of nanoparticles and the fractal dimen- sion of active cavities on the heated surfaces; it also takes into account the effect of the Brownian motion of nanoparticles, which has no empirical constant but has parameters with physical meanings. The proposed model is expressed as a function of the subcooling of fluids and the wall superheat. The fractal analytical model is verified by a reasonable agreement with the experimental data and the results obtained from existing models.     

熔体过冷度对透辉石晶体形貌、成分及过渡层性质的影响

在不同过冷度条件下,硅酸盐熔体结晶得到了透辉石晶体含量合适的样品.实验结果表明透辉石晶体形貌的自形程度随过冷度增加而降低.拉曼光谱分析显示晶体的特征谱峰半高宽随过冷度增加而变宽,拉曼光谱还显示出晶体结构继承玻璃结构的特征.运用电子探针详细分析了透辉石晶体及其生长界面附近成分变化的特点,发现存在约几到十几微米厚的过渡层,并且透辉石晶体成分随过冷度增大Al元素进入到晶体的含量也增加,同时Al元素与Mg元素在结晶过程中的协同作用较强.     

静磁场对冰晶成核过程影响的机理分析

常规的冷冻方式会在材料中形成大冰晶从而导致材料品质下降,在冷冻过程中加以磁场辅助可以改善冻结效果。从热力学原理出发,研究静磁场对冰晶成核过程的影响,将静磁场作用以附加自由能引入冰晶成核过程。研究结果表明,静磁场作用可以减小冰晶成核的临界半径和临界功,提高均相成核率,且磁场强度越大,临界半径和临界功越小,成核率越高;水的附加过冷度也随磁场强度的增大而增大,与相关实验数据趋势吻合较好。