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原文鏈接：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/10/532352.shtm

中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所儲(chǔ)能技術(shù)科研團(tuán)隊(duì)在過冷水冰漿流動(dòng)成核動(dòng)力學(xué)以及粒徑演變規(guī)律研究方面取得系列進(jìn)展，研究揭示了過冷水成核，以及成核后冰晶生長(zhǎng)過程中的動(dòng)力學(xué)變化規(guī)律。相關(guān)成果近日發(fā)表于《化學(xué)工程科學(xué)》（Chemical Engineering Science）。

流動(dòng)剪切成核過程示意圖。研究團(tuán)隊(duì) 供圖

論文通訊作者宋文吉表示，研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、歐盟地平線項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助下，在經(jīng)典成核理論的框架上，針對(duì)過冷水的流動(dòng)成核現(xiàn)象，將流動(dòng)剪切因素納入考量，提出了流動(dòng)成核動(dòng)力學(xué)理論模型，充分討論了過冷水在流動(dòng)剪切作用下成核能壘、最小成核半徑等關(guān)鍵成核參數(shù)的變化情況。

研究發(fā)現(xiàn)，剪切成核過程中，加速過冷液體成核的關(guān)鍵因素并非剪切導(dǎo)致的形變，而是所導(dǎo)致的形變?cè)谠庥鲎璧K后而釋放變形能量的本身。該研究可為過冷水冰漿制備的“防冰堵”、飛機(jī)機(jī)翼防冰和電線防冰等問題的研究提供理論指導(dǎo)。

此外，研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)成核后過冷態(tài)下的晶核粒徑演變規(guī)律展開研究。他們利用Euler-Euler固液兩相流模型與群體平衡模型進(jìn)行耦合，研究了在不同流速、過冷度、初始含冰率的情況下，水平直管內(nèi)過冷水冰漿流動(dòng)過程中過冷解除、粒徑生長(zhǎng)、粒徑分布、壓降的變化規(guī)律。

研究結(jié)果表明，在較低的流速和較高的初始含冰率下，過冷解除的更快；在較高的過冷度和較低的流速下，冰晶粒徑增長(zhǎng)的更快。該研究成果可為過冷水冰漿的“防冰堵”設(shè)計(jì)、冰漿流動(dòng)優(yōu)化等提供理論指導(dǎo)。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.ces.2024.120674