霜層生長過程實驗研究與分形模擬.pdf

1、長期以來，霜層內部結構的準確描述和熱物性的精確確定，一直是對結霜機理研究的一個難題。因此，本文首先針對結霜初期的生長結構問題，研制出了一套可以觀測霜層生長過程圖像的結霜實驗裝置，通過對結霜條件的控制，為分析結霜過程的特性提供實驗依據，并且該設備還解決了國內很多結霜實驗圖片拍攝不清晰和倍數較小的問題，可以拍攝到較大倍率的清晰的圖像。 在搭建了實驗平臺的基礎上，本文對結霜初期的生長變化規(guī)律進行了大量了實驗研究，取得了很多有用的實驗數

2、據，并對各種實驗現(xiàn)象給予了分析和討論。 本文在對霜層生長特性充分的認識之后，結合了現(xiàn)有一維隨機成核生長模型，考慮了冷表面溫度和環(huán)境溫度對霜層生長的影響，建立了霜層一維生長模型，運用計算機圖像處理技術，將模擬出來的圖像和實驗中拍攝到的圖像進行對比，得到比較一致的結果。再運用分形理論，對模擬生長圖片進行分形維數的計算，發(fā)現(xiàn)模擬圖像具有分形特征且隨著霜層厚度的增加，分形維數隨之增大。 為了能對霜層內部的導熱過程有個比較清晰、直

3、觀的了解，本文運用有限差分法，對霜層剖面進行了離散化處理，以能量守恒原理為基礎，列出了網格點的控制離散方程組。結合霜層固有的不均勻特性，綜合考慮各網格界面上復雜的導熱系數的處理和選取，運用線性方程組的求解方法，獲得各點溫度值。使用數學工具軟件Matlab編程，求得各種霜層模型的導熱系數。 本為將分形滲流結構引入到霜層結構的描述中，建立了霜層生長初期滯回生長階段的結構模型，運用以上建立的導熱模型，求得霜層導熱系數隨密度變化的曲線，