一種預(yù)測固體表面熔滴凝固的快速計(jì)算方法

飛機(jī)中的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)通過吸入空氣，在燃燒室中將其加熱到非常高的溫度，最后以高速排氣來提供所需的推力。在它們運(yùn)行時(shí)，火山灰等小的無機(jī)顆粒會與空氣一起被吸入。這些顆粒在燃燒室的高溫區(qū)熔化并固化到發(fā)動機(jī)中的較冷區(qū)，例如渦輪葉片。隨著時(shí)間的推移，這些液滴會凝固并積聚在燃?xì)廨啓C(jī)的表面，使葉片變形并堵塞冷卻孔，從而降低發(fā)動機(jī)的性能和壽命。

雖然沉積現(xiàn)象不可避免，但預(yù)測該過程可以幫助工程師開發(fā)和修改發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)。沉積過程的主要方面之一是確定熔滴如何在與較冷表面接觸時(shí)凝固，而對該過程的準(zhǔn)確模擬是理解該過程的基礎(chǔ)。

在發(fā)表在《國際傳熱傳質(zhì)雜志》上的一項(xiàng)研究中，來自的一組科學(xué)家開發(fā)了一種模型，可以快速準(zhǔn)確地模擬單個熔滴在平坦表面上的凝固。他們的模型不需要任何先驗(yàn)信息來設(shè)置，可用于開發(fā)可以預(yù)測噴氣發(fā)動機(jī)沉積過程的模型。

研究任期由東京理科大學(xué)的福留浩二博士和山本誠教授、大阪大學(xué)的山本健博士和電子通信大學(xué)的Hiroya Mamori博士組成。

與之前假設(shè)表面處于恒定溫度的模型不同，新方法通過考慮液滴行為以及較熱的液滴與較冷的表面之間的熱傳遞來模擬凝固過程。“我們一直在模擬液滴撞擊，但我們不能忽視與實(shí)驗(yàn)的差異。在這項(xiàng)研究中，我們認(rèn)為考慮到碰撞壁面的溫度變化將與實(shí)驗(yàn)一致”，F(xiàn)ukudome 博士解釋說。

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