蒸汽冷凝作為一種典型的相變過程,對大功率系統(tǒng)的熱量管理和集水脫鹽技術的改進等具有重要意義。冷凝成核作為整個冷凝過程的開端,決定了冷凝過程的初始狀態(tài),深入了解研究該過程的微觀機制,揭示固體壁面性能對成核過程的影響機理,成為一個值得重點關注的研究課題。而對于成核過程,團簇和初始液滴空間尺度通常在納米量級,時間尺度通常在飛秒量級,這給成核現(xiàn)象的實驗觀察研究帶來了極大困難,而數(shù)值模擬可以有效解決這一困境。本文借助分子動力學（Molecular Dynamics,簡寫為MD）模擬,揭示了表面能和表面微觀結構對團簇生長、成核位點分布和初始液滴的潤濕狀態(tài)等的影響,并且探究了通過改變微觀結構的形態(tài)與參數(shù)來調控液滴潤濕狀態(tài)和液滴動力學行為的作用機制。本文首先基于不同固液作用強度和五種各向異性的微觀結構,進行了 MD模擬,研究表明,表面能在所有表面上的水滴的各向異性潤濕行為中起著至關重要的作用。液滴的各向異性潤濕行為取決于原子勢能壁壘和固體基底的頂部面積。由于存在明顯的原子勢能壁壘和較大的頂部面積來支撐水滴,方形表面上的液滴具有最明顯的各向異性潤濕行為。原子勢能的分布決定了水分子趨于成核的位置,水分子傾向... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２?（ａ）液膜破裂假說示意圖；（ｂ）固定成核點假說示意圖；（ｃ）珠膜共存假說示意圖

山東大學碩士學位論文??過程，并沒有進行闡釋。因此，學者們提出分子團聚成核這一微觀過程的物理模型??［３３－３５］。團簇成核物理模型如圖１－３所示。??分子團聚體是由有限數(shù)目的分子通過物理結合力組成的微觀集合體，其物理??性質隨著所包含的原子數(shù)目的變化而發(fā)生變化。分子團聚體的空間尺度從幾埃到??幾百埃不等，大于分子的尺度，又遠遠小于宏觀材料的尺度，可以將其看成是介于??分子與宏觀物體之間的物質結構新層次，即團簇。團簇代表了凝聚態(tài)物質的初始狀??態(tài)［３６］。因此，分子團聚體的物理性質既不同于單個分子，又不同于宏觀材料，它的??物理性質與氣體和液體的物理性質相似卻又存在不同，比如團簇的物性參數(shù)能夠??由體相液體中選取出來［３７，?Ｗ，而團簇能夠在氣相中自由運動［３４］又展現(xiàn)出了氣相分??子的特征。分子團聚模型提出后，其合理性逐漸被證實，并被應用于不同條件下的??蒸汽冷凝體系。Ｂｒｅｃｈｉｇｎａｃ等人研究了簇狀沉積在非晶碳基底上的成核和生長，??結果表明冷凝表面的凝結相隨冷凝進行逐漸呈島狀分布，并發(fā)現(xiàn)入射簇是一個可??以在室溫下獨立監(jiān)控平均島大小和島密度的優(yōu)質參數(shù)。以Ｍｕ等人＠４（）］研宄獲得??的初始液滴在冷凝表面的尺寸分布數(shù)據(jù)為基礎，Ｓｏｎｇ等人［３４，３５］通過實驗得到了露??點冷凝中液滴尺寸分布，并將數(shù)據(jù)與團簇尺寸分布特征進行比較，得出了蒸汽分子??由氣相轉化為液相的微觀物理圖景：蒸汽分子首先形成特定尺寸分布的團簇，而后??團簇聚集在冷凝表面，隨著冷凝繼續(xù)進行長大成為初始液核。此后，Ｌａｎ等人ｔ４１，４２Ｉ??將分子團簇模型引入蒸汽冷凝體系和低壓冷凝過程，模型預測結果與實驗值的良??好吻合又一次證實了分子團簇模型的

?２．ｃ３，，ｄＨ５ｈ??：：錢纖＾?２?ｉｆｆ：?＇??＇２Ｂ２ｈ?Ｚ７０ｈ??Ｓｕｐｅｒｔｉｙｄｒｏｐｈ￡＾＞ｉｃ?々?：??＇?麗?：?．圓??Ｈ?？?（ｉｔｍ?＝?：?＾＇?Ｉ?．＾〇４?ａ－－－－４＃．．－３＇－－??＇：：１??Ｉ?｜??ＩＩ?１１１?＾ｐｑｚｚｊｚｚｚｚｐｚｚｚｑ??Ｂ?■■?＾?ｉｍｅｒｐｏｉａｔｅｄ?Ｄａｔａ?Ｐｏｉｎｔｓ??，?ＪＨ?０?２００?４００?６００?８００?１０００?１２００?１４００??Ｔｉｍｅ?（ｍｍ）??圖１－４?（ａ）實驗裝置圖；（ｂ）冷凝表面液滴狀態(tài)變化圖；（ｃ）有效傳熱系數(shù)的變化曲線圖［４３］。??⑷⑴?ｎ?ｍ?ｈ?＂⑴??，：丄—一?＋?＇??／Ｕ?＼?ｆＶｗ?ｆｒｔＫ?「?Ｉ＾ｏＶＨｉｓ；Ｓｊｒｅｃｔ：Ｗｉ?＂１?ｙ?＿?＼??ｒ＾Ｊ??Ｄ＾Ｃ＾＾ＦＷＣ＾?＾?一＇?，、??營，ｉ：，??＾??（ａｌ?Ｆｔｍｉ?ｖｉｅｗ－?（ｂ）?Ｓｉｄｅ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｈｗａ！?ａｉｌａｒｇｃｍｃｎｔ?ｉｎ?ｂｌｕｅ?ｉｃｃｔａｎ＾＇ｉｅ??圖１－５文獻中通過表面能及微觀結構調控蒸汽冷凝的實驗圖或模型示意圖Ｐ１，４６，４９，％。??６??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]蒸氣冷凝過程微尺度特性的實驗和理論研究[D]. 宋天一.大連理工大學 2010



本文編號：3442565