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混合润湿结构表面上冷凝液滴传热特性的LB数值研究的开题报告
摘要
混合润湿结构作为一种新型表面材料，具有广泛的应用前景。本文利用LatticeBoltzmann方法对混合润湿结构表面上冷凝液滴传热特性进行研究。通过建立数值模型，模拟液滴在不同混合润湿结构表面上的运动，并计算液态和气态界面的温度场、速度场和密度场等参数，在此基础上分析液滴和表面之间的传热机制，进一步探究混合润湿结构的传热特性和优越性。研究结果显示，混合润湿结构表面对液体的吸附和蒸发速率有较大的影响，对传热和传质有一定的增强效果。本文通过LatticeBoltzmann方法的结合，为混合润湿结构表面的传热特性提供了一定的理论依据，为其应用提供了一定的参考价值。
关键词：混合润湿结构，冷凝液滴，传热机制，LatticeBoltzmann方法
1.研究背景
表面润湿性是表面材料重要的物理现象之一，对表面液-气相交界附近的流动和传热有着重要的影响。混合润湿表面是指由两种或多种不同的表面润湿性区域拼接而成的一种复合表面结构，它具有大尺寸的自清洁性、良好的耐腐蚀性和优异的光学性能等优点，在飞行器、能源、建筑等领域有着广泛的应用前景。
冷凝传热是多相流传热的一个重要分支，其传热特性与表面润湿性密切相关。通过深入研究冷凝液滴在混合润湿表面上的传热特性，可以为混合润湿表面的设计与制备提供理论基础与指导，并促进其在工程技术上的应用研究。
2.研究内容
本文将利用LatticeBoltzmann方法，基于数值模拟技术，探究混合润湿结构表面上冷凝液滴传热特性的相关问题。具体包括以下几个方面：
（1）建立混合润湿结构表面上冷凝液滴传热数值模型。
（2）模拟不同液态和气态界面的温度场、速度场和密度场等参数。
（3）分析液滴和表面之间的传热机制。
（4）研究混合润湿结构表面对液体的吸附和蒸发速率的影响，以及对传热和传质的增强效果。
3.研究方法
本文采用LatticeBoltzmann方法对混合润湿结构表面上冷凝液滴传热特性进行研究。该方法通过将流场离散化为格子，模拟流体在格子中的流动和流态的转化过程，以达到模拟多相流中微观过程的目的。模型中采用标准周期边界条件，并采用非平衡反应边界条件描述液体-气体间的相变过程。通过改变材料表面润湿性的设计，可以合成不同类型的混合润湿结构表面，分别用于探究液体在不同润湿性表面上的润湿性、传热和传质等特性。
4.研究意义与预期结果
本文旨在研究混合润湿结构表面上冷凝液滴传热特性的规律和机制，对于深入理解混合润湿结构的传热和传质性质，提高其应用效率和工程实用性都具有重要的意义。本研究可以为混合润湿表面的实际应用提供一些指导，为混合润湿结构的优化设计提供理论基础，同时可以为相关热力学领域的研究提供一些启示。
预期结果包括：
（1）建立混合润湿结构表面上冷凝液滴传热数值模型。
（2）研究不同混合润湿结构表面的液态和气态界面的温度场、速度场和密度场等参数。
（3）分析液滴和表面之间的传热机制，并研究混合润湿结构表面对液体的吸附和蒸发速率的影响，以及对传热和传质的增强效果。
5.参考文献
[1]王锡武,黄夏虎.混合润湿表面优势研究的进展及应用前景展望[J].材料导报,2018,32(8):64-71.
[2]Moreno-Quibén,J.,Juanico-López,A.,&Izquierdo-Barrientos,M.A.(2020).Evaporationdynamicsofsessiledropsonmixed-wettabilitysubstrates.JournalofAppliedPhysics,127(9),095104.
[3]A.Vijayasankarbabu,DikshantKhandelwal,R.P.Singh,andD.P.Vakharia,“LatticeBoltzmannmodelingofwickingphenomenoninporoussubstrate,”JournalofPorousMedia,vol.19,no.4,pp.291–306,2016.
[4]Qian,Yueqingetal.“RecentprogressinmodelingandsimulationofmicrofluidicsusinglatticeBoltzmannmethodanditsderivedmodels.”Wileyinterdisciplinaryreviews.Systemsbiologyandmedicinevol.11,4:e1457.14Oct.2018.