霜層生長(zhǎng)過程實(shí)驗(yàn)研究與分形模擬.pdf

1、長(zhǎng)期以來(lái)，霜層內(nèi)部結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確描述和熱物性的精確確定，一直是對(duì)結(jié)霜機(jī)理研究的一個(gè)難題。因此，本文首先針對(duì)結(jié)霜初期的生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)問題，研制出了一套可以觀測(cè)霜層生長(zhǎng)過程圖像的結(jié)霜實(shí)驗(yàn)裝置，通過對(duì)結(jié)霜條件的控制，為分析結(jié)霜過程的特性提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)，并且該設(shè)備還解決了國(guó)內(nèi)很多結(jié)霜實(shí)驗(yàn)圖片拍攝不清晰和倍數(shù)較小的問題，可以拍攝到較大倍率的清晰的圖像。 在搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，本文對(duì)結(jié)霜初期的生長(zhǎng)變化規(guī)律進(jìn)行了大量了實(shí)驗(yàn)研究，取得了很多有用的實(shí)驗(yàn)數(shù)

2、據(jù)，并對(duì)各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象給予了分析和討論。 本文在對(duì)霜層生長(zhǎng)特性充分的認(rèn)識(shí)之后，結(jié)合了現(xiàn)有一維隨機(jī)成核生長(zhǎng)模型，考慮了冷表面溫度和環(huán)境溫度對(duì)霜層生長(zhǎng)的影響，建立了霜層一維生長(zhǎng)模型，運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，將模擬出來(lái)的圖像和實(shí)驗(yàn)中拍攝到的圖像進(jìn)行對(duì)比，得到比較一致的結(jié)果。再運(yùn)用分形理論，對(duì)模擬生長(zhǎng)圖片進(jìn)行分形維數(shù)的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)模擬圖像具有分形特征且隨著霜層厚度的增加，分形維數(shù)隨之增大。 為了能對(duì)霜層內(nèi)部的導(dǎo)熱過程有個(gè)比較清晰、直

3、觀的了解，本文運(yùn)用有限差分法，對(duì)霜層剖面進(jìn)行了離散化處理，以能量守恒原理為基礎(chǔ)，列出了網(wǎng)格點(diǎn)的控制離散方程組。結(jié)合霜層固有的不均勻特性，綜合考慮各網(wǎng)格界面上復(fù)雜的導(dǎo)熱系數(shù)的處理和選取，運(yùn)用線性方程組的求解方法，獲得各點(diǎn)溫度值。使用數(shù)學(xué)工具軟件Matlab編程，求得各種霜層模型的導(dǎo)熱系數(shù)。 本為將分形滲流結(jié)構(gòu)引入到霜層結(jié)構(gòu)的描述中，建立了霜層生長(zhǎng)初期滯回生長(zhǎng)階段的結(jié)構(gòu)模型，運(yùn)用以上建立的導(dǎo)熱模型，求得霜層導(dǎo)熱系數(shù)隨密度變化的曲線，