文档介绍：清华大学学报自然科学版年第卷第期
ISSN 1000-0054 ( ) 2007 47 8 24/ 33
CN 11-2223/ N J T singh ua Un iv ( Sci & Tech ) , 2007, V o l. 47, N o . 8 1352-1355, 1360

霜晶生长的界面演变及机制分析
吴晓敏, 戴万田, 王维城
( 清华大学热能工程系, 热科学与动力工程教育部重点实验室, 北京 100084)
摘要: 为了认识冷面结霜的微观机制, 对霜晶生长过程中空航天等领域。以往有关结霜的研究主要侧重于霜
的各种界面演变现象进行了研究。从晶体生长角度解释了各层本身, 即从宏观唯象角度研究结霜规律, 如霜层的
种形状初始霜晶的形成机制; 利用界面稳定性理论分析指密度、有效导热系数、传热传质、霜层的数学模型以
出: 温度场和水蒸气浓度场是影响霜晶生长的主要因素, 两[ 1- 4]
及结霜对系统性能的影响等, 而对结霜初期微
者的竞争耦合作用是产生相变和霜晶各种界面演变现象的
细观特征和霜晶生长的动态特性掌握得较少, 对结
根本原因; 建立了霜晶生长速率与霜晶表面温度及水蒸气
霜机制的认识尚有待深入。
分压力相关的数学模型。计算结果表明: 随着霜晶温度的降
低或环境空气水蒸气分压力的增加, 霜晶生长速率增大, 这作者前期通过显微可视化实验对结霜过程进行
与实验以及基于分子运动论的分析结论是一致的。了系列研究, 获得了对结霜初期微细观特征的感性
[ 5- 8]
关键词: 传热传质学; 初始霜晶; 界面稳定性; 霜晶生长认识。本文在此基础上, 分析了各种典型形状初
始霜晶形成的物理机制, 研究霜晶生长过程中的各
中图分类号: T Q 023. 6; T K 124 文献标识码: A
文章编号: 1000-0054( 2007) 08-1352-04 种界面演变行为, 从理论上探讨霜晶生长速率的影
响因素, 以深化对结霜机制的认识。
Theoretical analysis of interface 1 初始霜晶形态的形成机制
transformation during frost crystal 作者前期实验观察到初始霜晶的 4 种典型形
growth 状: 无规则状、片状、针柱状和羽毛状。而霜晶的基
[ 9]
WU Xiaomin, DAI Wantian, WANG Weicheng 本单元和冰晶一样, 属于六方晶系, 具有 4 个结
( Key Laboratory for Thermal Science and Power Engineering 晶轴, 其中 3 个辅轴在一个基面上, 互相以 60°的角
of Ministry of Education, Department of Thermal Engineering, 度相交, 主晶轴与 3 个辅轴所形成的基面垂直, 如图
Tsinghua University, Beij ing 100084, China)
1 所示。
Abstract: T he interface transform ation phenomena occu rring during
the