一種預(yù)測(cè)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(dòng)機(jī)通過(guò)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(lái)提供所需的推力。在它們運(yùn)行時(shí)，火山灰等小的無(wú)機(jī)顆粒會(huì)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(dòng)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(huì)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(dòng)機(jī)的性能和壽命。

雖然沉積現(xiàn)象不可避免，但預(yù)測(cè)該過(guò)程可以幫助工程師開(kāi)發(fā)和修改發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)。沉積過(guò)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(duì)該過(guò)程的準(zhǔn)確模擬是理解該過(guò)程的基礎(chǔ)。

在發(fā)表在《國(guó)際傳熱傳質(zhì)雜志》上的一項(xiàng)研究中，來(lái)自的一組科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種模型，可以快速準(zhǔn)確地模擬單個(gè)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(lái)設(shè)置，可用于開(kāi)發(fā)可以預(yù)測(cè)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)沉積過(guò)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(chéng)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(guò)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(lái)模擬凝固過(guò)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(shuō)。

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