低温风洞中液氮喷雾蒸发特性深度模拟与影响分析

液氮喷雾液滴的蒸发模拟研究是针对低温风洞中液氮喷雾降温过程的关键问题进行的一项深入探讨。该研究由阮一逍、薛绒、刘秀芳和侯予等学者在西安交通大学能源与动力工程学院进行，主要目的是通过微观模拟来理解液氮喷雾的蒸发特性，特别是在高速气流下的行为。他们基于经典的蒸发模型，构建了一个适用于高速气流条件下的单个液滴蒸发模型，这涉及到液滴直径、速度、蒸发速率等关键参数的变化分析。 在实验中，研究人员特别关注了环境温度、环境压力以及气流速度等因素对蒸发过程的影响。他们发现，环境温度对蒸发速率有显著影响，当温度从100K上升到300K时，相同距离内的液滴蒸发量大约增加18%。然而，对于液滴的运动速度，尽管气流速度增大增加了对流换热，使得蒸发速率有所提升，但因蒸发距离保持不变，实际蒸发量在高速气流下可能反而减少，比如在10m/s到30m/s的速度范围内，相对蒸发量仅为5%-6%。 此外，研究还揭示了液滴大小对蒸发的影响：大粒径液滴虽然绝对蒸发量较大，但相对蒸发率较小，而小粒径液滴的相对蒸发量较高。环境压力的增加也促使蒸发速率上升，这是由于高压下气体分子更密集，碰撞频率增加导致蒸发过程加速。 这项研究不仅为低温风洞中的液氮喷雾降温技术提供了理论支持，也为优化喷雾冷却系统的性能提供了宝贵的参数参考。通过这些模拟结果，可以更好地控制喷雾过程，提高降温效率，对于制冷与低温技术领域具有重要意义。此外，该研究成果发表于中国科技论文在线，表明了它在国内学术界的地位和影响力，同时也是高等学校博士学科点专项科研基金的支持项目。作者阮一逍作为博士生，主要研究方向聚焦于制冷与低温技术，他的工作有助于推动这一领域的前沿研究。