يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

محاكاة CFD للصقيع على الأسطح الباردة الأفقية

574 مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/68133

⸱

سبتمبر 12, 2025

 ,  ,  ,  ,  , 
1School of Municipal and Environment Engineering, Shenyang Jianzhu University, 2Shenyang Polytechnic College, 3Laboratory of Thermo-fluid Science and Nuclear Engineering, School of Energy and Power Engineering, Northeast Electric Power University

في هذه المقالة

ملخص

نقدم هنا نموذجا عدديا لمحاكاة تكوين الصقيع على الأسطح الأفقية الباردة باستخدام نموذج أيولري متعدد الأطوار مع نهج تغيير طور لي. يقوم النموذج بتحديث جزء حجم الصقيع ديناميكيا لالتقاط تباين الكثافة ويتم التحقق من صحته مقابل البيانات التجريبية حول سمك الصقيع وكثافته وتوزيعه.

الملخص

يعد تكوين الصقيع ظاهرة شائعة لوحظت في العديد من المجالات المختلفة ، بما في ذلك التبريد والبناء ومعالجة الغاز الطبيعي. ومع ذلك ، نظرا لطبيعته المعقدة ، فإن تطوير نموذج رقمي دقيق وموثوق به لا يزال يمثل تحديا كبيرا. على الرغم من الجهود السابقة لمعالجة هذه المشكلة ، لا تزال النماذج الحالية لديها قيود معينة. تقدم هذه الورقة نموذجا عدديا معدلا لتكوين الصقيع ، تم تطويره بناء على الآليات الأساسية الكامنة وراء تكوين الصقيع. يستخدم النموذج نهج التدفق الأويلري متعدد الأطوار إلى جانب نموذج تغيير طور لي. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تحديث نهج تحديد الحد الأقصى لكسر حجم الصقيع ، مما يمكن النموذج من مراعاة تغيرات الكثافة أثناء عملية الزينة. تم التحقق من صحة النموذج بدقة من خلال مقارنته بالبيانات التجريبية حول السماكة والكثافة والتوزيع من دراسات مختلفة. تشير النتائج إلى أن متوسط الانحراف النسبي المطلق (MARD) لسمك الصقيع هو 8.97٪ ، بينما MARD للكثافة هو 16.06٪. علاوة على ذلك ، فإن مورفولوجيا الصقيع التي تنبأ بها النموذج تتطابق بشكل وثيق مع الملاحظات التجريبية المبلغ عنها في المرجع.

المقدمة

تكوين الصقيع هو ظاهرة شائعة لوحظت في العديد من المجالات المختلفة. يؤدي تراكم الصقيع على أسطح المبادل الحراري إلى إضعاف كفاءة نقل الحرارةبشكل كبير 1 ، ويعيق تدفق السوائل ، ويعطل الأداء العام للمبادلات الحرارية2 ، مما يعيق في النهاية تشغيلها العادي3. لذلك ، فإن فهم آليات وسلوك تكوين الصقيع أمر بالغ الأهمية لمعالجة هذه المشكلة في أنظمة التبريد4. في العقود الأخيرة ، تم تخصيص مجموعة كبيرة من الأبحاث للتحقيق في أسباب وخصائص تكوين الصقيع في هذه الأنظمة.

أظهرت الدراسات التجريبية أن تكوين الصقيع يتأثر بعوامل مختلفة ، بما في ذلك درجة حرارة الهواء والرطوبة ودرجة حرارة السطح البارد5،6،7،8،9،10. أشارت العديد من النتائج التجريبية إلى أن درجات حرارة الهواء المنخفضة تميل إلى أن تؤدي إلى طبقات صقيع أكثر سمكا6 ، بينما تساهم مستويات الرطوبة المرتفعة في تكوين طبقات صقيع أكثر كثافة7. درس Song et al. تكوين الصقيع على الأسطح الأفقية ووجدوا أن التغيرات الدورية في درجات الحرارة للسطح البارد يمكن أن تسبب الذوبان عند واجهة طبقة الصقيع ، مما يؤثر بشكل كبير على معدل تكوين الصقيع وسمك طبقة الصقيع وكثافة الصقيع الديناميكية8. فحصت أبحاث أخرى كلا من مورفولوجيا الصقيع وتوزيعه. لاحظ Jeong et al. في تجاربهم أن الصقيع يتشكل في البداية بالقرب من المدخل ، مما أدى إلى حدوث ظاهرة تعرف باسم Frost Hill9. Noorshams et al. قام بالتحقيق في تكوين الصقيع على سطح أنبوب دائري أفقي ووجد أن طبقات الصقيع على الأسطح الأمامية والخلفية للأسطوانة كانت أكثر سمكا من تلك الموجودة على الأسطح العلوية10. بالإضافة إلى ذلك ، طورت العديد من الدراسات11،12،13،14،15،16 نماذج للتنبؤ بسماكة طبقة الصقيع أحادية البعد ، باستخدام أنماط تكوين الصقيع التجريبية جنبا إلى جنب مع كل من الأساليب النظرية والتجريبية. طور جونز وباركر نموذجا تنبؤيا لسمك الصقيع بناء على نظرية الانتشار الجزيئي11. ظل التناقض بين نموذجهم والبيانات التجريبية أقل من 30٪ على مدى فترة 3 ساعات. مع تقدم التكنولوجيا الحسابية ، تحول عدد متزايد من الباحثين إلى ديناميكيات السوائل الحسابية (CFD) لمحاكاة تكوين الصقيع. على عكس النماذج التقليدية أحادية البعد ، توفر محاكاة CFD فوائد كبيرة ، لا سيما في تصور توزيع سمك الصقيع وملفات تعريف درجة الحرارة. أجرى Cui et al. محاكاة CFD لتكوين الصقيع بناء على نظرية التنوي12. أظهرت تنبؤاتهم لسمك الصقيع انحرافا أقل من 13٪ عن البيانات التجريبية التي قدمها Lenic et al.13. في موازاة ذلك ، أظهرت دراسات CFD حول التكثيف في الأنابيب المهيكلة أن السمات الهندسية مثل الدمامل14 أو الملاعب الحلزونية15 تعزز الحرارة المحلية ونقل الكتلة. في الآونة الأخيرة ، طور You et al.16 نموذج CFD ديناميكي قائم على الشبكة يميز طبقة الصقيع على أنها وسيط مسامي متنامي ويتضمن انتشار البخار مباشرة ، مما يحقق انحرافا نسبيا أقل من 5٪ مع الحفاظ على تكلفة حسابية منخفضة. تؤكد هذه النتائج على إمكانات CFD في حل ظواهر تغيير الطور المعقدة ، مما يوفر رؤى قيمة لنمذجة تكوين الصقيع.

في الختام ، استكشف عدد كبير من الدراسات5،6،7،8،9،9،10،11،12،13 تكوين الصقيع على الأسطح الباردة ، مما ساهم في فهم متطور لأنماط تكوين الصقيع تحت معايير مختلفة. على الرغم من تطوير نماذج عددية متعددة ، تتضمن أبعادا وآليات مختلفة ، إلا أنها تفتقر في كثير من الأحيان إلى التحقق الشامل. تتحقق معظم الدراسات6،7،8،9،10،11،12،13 في المقام الأول من صحة النماذج باستخدام سمك الصقيع ، مما يحد من قابليتها للتطبيق الأوسع16. للتغلب على هذه القيود ، تقدم هذه الورقة نموذجا عدديا يدمج نموذج تغيير طور لي ونموذج التدفق الأيوليري متعدد الأطوار ، مع التركيز على الآليات الأساسية الكامنة وراء تكوين الصقيع. علاوة على ذلك ، تم تقديم طريقة جديدة لحساب الحد الأعلى لكسر حجم الصقيع ، مع مراعاة التغيرات المعتمدة على الوقت في كثافة الصقيع ، وبالتالي معالجة أوجه القصور في النماذج السابقة. يتم تقييم دقة النموذج المقترح وموثوقيته من زوايا مختلفة ، بما في ذلك سمك الصقيع وتقلبات الكثافة وأنماط تكوين الصقيع عبر ظروف تجريبية مختلفة. يوفر هذا التحقق الشامل إطارا نظريا قويا للتنبؤ بسلوك الصقيع بشكل أكثر دقة في تطبيقات العالم الحقيقي.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

1. النموذج المادي والشبكة

  1. افتح SpaceClaim ، وحدد علامة التبويب Sketch ، واختر خيار Rectangle ضمن وظيفة Create.
  2. قم بإنشاء نموذج هندسي ثنائي الأبعاد على مستوى XOY بطول 500 مم على طول المحور x وعرض 15 مم على طول المحور y.
  3. افتح ICEM ، وانتقل إلى علامة التبويب "ملف" ، وحدد علامة التبويب الهندسة ، ثم اختر ملف فتح الهندسة واستيراد نموذج الهندسة ثنائي الأبعاد.
  4. حدد حدود النموذج ثنائي الأبعاد ، وافتح وظيفة إنشاء جزء ضمن علامة التبويب أجزاء ، وقم بتعيين أسماء للحدود المختلفة.
  5. حدد علامة التبويب حظر ، ثم انقر على إنشاء كتلة. في نافذة إنشاء كتلة، حدد الخيار وراثة اسم الجزء . ثم انتقل إلى علامة التبويب إنشاء كتلة وحدد تهيئة الكتلة.
  6. في علامة التبويب تهيئة الكتل، حدد 2D Surface Blocking كنوع وحدد تهيئة باستخدام الإعدادات.
  7. ضمن علامة التبويب اختيار، حدد سطح النموذج لخيار الطريقة. ثم ، ضمن Surfaces ، انقر فوق رمز تحديد السطح (الأسطح) واختر المستوى ثنائي الأبعاد في نافذة الرسومات.
  8. ضمن علامة التبويب حجب السطح، حدد تعيين في الغالب لخيار الطريقة، وكل رباعي لنوع شبكة الوجه الحرة، وICEM CFD Quad لطريقة شبكة الوجه الحرة.
  9. ضمن علامة التبويب دمج الكتل عبر المنحنيات، حدد الكل للطريقة، وقم بتعيين تجاهل الحجم إلى 0.0.
  10. في علامة التبويب معلمات ما قبل الشبكة، ضمن معلمات التشبيك، انقر فوق معلمات الحافة. ضمن Edge ، انقر فوق تحديد الحواف (الحواف) واختر الحافة في الاتجاه X في الواجهة الرسومية.
  11. ضمن معلمات التشبيك، قم بتعيين العقد على 500، والتباعد من 1 إلى 1e+10، والنسبة من 1 إلى 2، والتباعد من 2 إلى 1e+10، والنسبة 2 إلى 2، والحد الأقصى للمسافة إلى 1e+10. ثم تحقق من خيار نسخ المعلمات .
  12. ضمن خيار Meshing Parameters، قم بتعيين Mesh Law إلى BiGeometric وانقر فوق Apply. في علامة التبويب معلمات ما قبل الشبكة، ضمن خيار معلمات التشبيك، انقر فوق معلمات الحافة.
  13. بالنسبة لخيار Edge ضمن Meshing Parameters، انقر فوق تحديد الحواف (الحواف) واختر الحافة في الاتجاه y في الواجهة الرسومية.
  14. ضمن معلمات التشبيك، قم بتعيين العقد على 150، والتباعد من 1 إلى 1e+10، والنسبة من 1 إلى 2، والتباعد من 2 إلى 1e+10، والنسبة 2 إلى 2، والحد الأقصى للمسافة إلى 1e+10. ثم تحقق من خيار نسخ المعلمات .
  15. ضمن خيار Meshing Parameters ، قم بتعيين Mesh Law إلى BiGeometric وانقر فوق Apply. ضمن خيار الحظر، قم بتنشيط وظيفة الشبكة المسبقة وانقر فوق نعم عندما يطلب منك ذلك.
  16. انقر بزر الماوس الأيمن فوق Pre-Mesh ، ثم حدد تحويل إلى شبكة غير منظمة من قائمة السياق.
  17. انتقل إلى علامة التبويب Output Mesh وانقر فوق Solver Setup. في إعداد المحلل، حدد ANSYS Fluent كمحلل وانقر فوق تطبيق.
  18. ضمن علامة التبويب الإخراج ، انقر فوق كتابة الإدخال. في نافذة جديدة 1، انقر فوق حفظ. في النافذة الجديدة 2، انقر فوق نعم، ثم حفظ؛ في نافذة جديدة 3 ، انقر فوق فتح ؛ وفي النافذة الجديدة 4 ، انقر فوق تم.

2. عملية برنامج محاكاة تشكيل الصقيع

  1. افتح Ansys بطلاقة. انتقل إلى ملف علامة التبويب ، ثم حدد ملف شبكة الخيار ضمن قراءة. انتقل إلى شبكة المقياس ، وتم إنشاء مم أسفل الشبكة. ويستند الإجراء المعروض هنا إلى الظروف التجريبية المحددة في الحالة 1 من الجدول 1.
  2. في إعدادات المحلل، اختر النوع المستند إلى الضغط وصياغة السرعة المطلقة والوقت العابر.
  3. اضبط تسارع الجاذبية في الاتجاه Y على -9.81. ضمن النماذج، انقر فوق الطاقة وقم بتمكين معادلة الطاقة.
  4. ضمن النماذج، قم بتمكين Viscous وحدد k-epsilon (2 eqn). ضمن قسم k-epsilon model، حدد قياسي.
  5. للمعالجة القريبة من الجدار ، اختر وظائف الجدار القياسية. ضمن نموذج الاضطراب متعدد الأطوار ، اختر الخليط.
  6. ضمن خيار ثوابت النموذج ، قم بتعيين CMU و C1-Epsilon و C2-Epsilon ورقم TKE Prandtl ورقم TDR Prandtl ورقم Prandtl للتشتت ورقم Prandtl للطاقة ورقم Prandtl الجدار ورقم شميدت المضطرب على أنها 0.09 و 1.44 و 1.92 و 1 و 1.3 و 0.75 و 0.85 و 0.85 و 0.85 و 0.7 على التوالي.
  7. ضمن الوظائف المحددة من قبل المستخدم ، اضبط خليط اللزوجة المضطربة ، المرحلة 1 ، المرحلة 2 على لا شيء. ضمن النماذج، انقر فوق الأنواع وقم بتمكين نقل الأنواع.
  8. في نافذة نموذج نقل الأنواع، تحقق من مصدر طاقة الانتشار وحدد المرحلة 1.
  9. ضمن النماذج، قم بتمكين Multiphase، واختر النموذج Eulerian . في نافذة النموذج متعدد الأطوار ، حدد صياغة معلمات كسر الحجم ضمنيا ، واضبط عدد المراحل الأويلرية إلى 2.
  10. في نافذة نموذج متعدد الأطوار، حدد علامة التبويب المراحل، وحدد المرحلة-1 - المرحلة الأساسية، وقم بتعيين الاسم كمرحلة-1، وقم بتعيين مادة الطور إلى قالب الخليط.
  11. في نافذة نموذج متعدد الأطوار، حدد علامة التبويب المراحل، وحدد المرحلة-2 - المرحلة الثانوية، وقم بتعيين الاسم كمرحلة-2، وقم بتعيين مادة الطور على الجليد، وقم بتمكين الحبيبات.
  12. في نافذة إعداد المراحل في علامة التبويب مراحل، حدد خاصية المرحلة كنموذج درجة حرارة حبيبية، قم بتعيين القطر إلى 0.0001.
  13. في نافذة الخصائص الحبيبية في علامة التبويب المراحل ، اضبط اللزوجة الحبيبية على 1e-05 ، واضبط اللزوجة السائبة الحبيبية على 30 ، واضبط ضغط المواد الصلبة على lun-et-al ، واضبط درجة الحرارة الحبيبية على جبرية ، واضبط اللزوجة الاحتكاكية على لا شيء ، واضبط حد التعبئة على محدد من قبل المستخدم ، واضبط التوزيع الشعاعي على lun-et-al ، واضبط معامل المرونة على مشتق.
  14. في علامة التبويب تفاعل المراحل في نافذة النموذج متعدد الأطوار، حدد علامة القوات . ثم حدد المرحلة 1 ، المرحلة 2 ، واضبط المعامل على wen-yu.
  15. في علامة التبويب تفاعل المراحل في نافذة النموذج متعدد الأطوار، حدد علامة القوات . ثم حدد المرحلة 2 ، المرحلة 2 ، اضبط معامل الاسترداد على 0.9.
  16. في علامة التبويب تفاعل المراحل في نافذة النموذج متعدد المراحل، حدد علامة التبويب منطقة الواجهة . ثم اختر خيار ia-symmetric .
  17. ضمن شروط الحدود، انقر فوق مدخل وحدد علامة التبويب المرحلة 1، واضبط خيار المرحلة على المرحلة 1.
  18. في نافذة مدخل السرعة في علامة التبويب المرحلة 1، حدد علامة التبويب الزخم ، واضبط طريقة مواصفات السرعة على المقاض، وعادي إلى حدودي، واضبط الإطار المرجعي على مطلق، واضبط حجم السرعة على 0.6.
  19. في نافذة مدخل السرعة للمرحلة 1 ، حدد علامة حرارية ، واضبط درجة الحرارة على 292.8. في نافذة مدخل السرعة لعلامة المرحلة 1 ، حدد علامة الأنواع ، وقم بتعيين h2o ك 0.008202.
  20. ضمن شروط الحدود، انقر فوق مدخل وحدد علامة المرحلة-2 ، وقم بتعيين خيار المرحلة كمرحلة 2.
  21. في نافذة مدخل السرعة لعلامة المرحلة 2 ، حدد علامة الزخم ، وقم بتعيين طريقة مواصفات السرعة على أنها "الحجم ، عادي إلى الحدود" ، وقم بتعيين الإطار المرجعي على أنه مطلق ، وتعيين حجم السرعة على أنه 0 ، وتعيين درجة الحرارة الحبيبية على أنها 0.0001.
  22. في نافذة مدخل السرعة لعلامة المرحلة 2، حدد علامة التبويب حرارية ، واضبط درجة الحرارة على 273. في نافذة مدخل السرعة لعلامة الطور 2 ، حدد علامة التبويب متعدد الأطوار ، واضبط كسر الحجم على 0.
  23. ضمن شروط الحدود، انقر فوق Outlet وحدد علامة المرحلة-1 ، واضبط خيار المرحلة على المرحلة 1.
  24. في نافذة مخرج الضغط في علامة التبويب المرحلة 1 ، حدد علامة التبويب حرارية ، واضبط درجة الحرارة الإجمالية للتدفق العكسي على 300.
  25. في نافذة مخرج الضغط في علامة التبويب المرحلة 1 ، حدد علامة التبويب الأنواع ، واضبط h2o على 0. ضمن شروط الحدود، انقر فوق مخرج وحدد علامة التبويب المرحلة 2، وقم بتعيين خيار المرحلة إلى المرحلة 2.
  26. في نافذة مخرج الضغط في علامة التبويب المرحلة 2، حدد علامة التبويب حراري ، واضبط درجة الحرارة الإجمالية للتدفق العكسي على 300.
  27. في نافذة مخرج الضغط في علامة التبويب المرحلة 2، حدد علامة التبويب متعدد الأطوار ، واضبط درجة حرارة التدفق العكسي الحبيبية على 0.0001، واضبط طريقة مواصفات كسر الحجم على جزء حجم التدفق العكسي، واضبط كسر حجم التدفق العكسي إلى 0.
  28. 2.28 في ظل ظروف الحدود ، انقر فوق الجدار وحدد علامة التبويب الجدار البارد ، واضبط خيار المرحلة على الخليط.
  29. في نافذة الحائط في علامة تبويب الجدار البارد، حدد علامة التبويب الزخم ، واضبط خيار حركة الجدار على الجدار الثابت، واضبط خيار نماذج خشونة الجدار على قياسي، واضبط ارتفاع الخشونة على 0، واضبط ثابت الخشونة على 0.5.
  30. في نافذة الحائط لعلامة تبويب الجدار البارد، حدد علامة التبويب حرارية ، وحدد درجة الحرارة كظروف حرارية، واضبط درجة الحرارة على 252.65، واضبط المادة على الفولاذ.
  31. ضمن الحل، انقر فوق الأساليب وافتح النافذة طرق الحل. في نافذة طرق الحل ، حدد الطور المقترن بسيط كمخطط اقتران الضغط والسرعة ، وحدد خلية المربعات الصغرى المستندة إلى التدرج المكاني ، وحدد الترتيب الثاني كتمييز مكاني للضغط ، وحدد الدرجة الأولى عكس اتجاه الريح كتمييز مكاني للكثافة ، وحدد الدرجة الأولى عكس اتجاه الريح كتمييز مكاني للزخم ، وحدد الدرجة الأولى عكس اتجاه الريح كتمييز مكاني لكسر الحجم ، وحدد الدرجة الأولى عكس اتجاه الريح ك التميز المكاني للطاقة الحركية المضطربة ، حدد الدرجة الأولى عكس اتجاه الريح كمعدل تبديد مضطرب للتمييز المكاني ، وحدد الدرجة الأولى عكس اتجاه الريح كتمييز مكاني للطاقة ، وحدد الدرجة الأولى عكس اتجاه الريح كمرحلة 1 h2o التمييزي المكاني ، وحدد الدرجة الأولى الضمني كصياغة عابرة.
  32. ضمن الحل، انقر فوق عناصر التحكم وافتح نافذة عناصر التحكم في الحل. اضبط معامل الضغط تحت الاسترخاء على 0.4، واضبط عامل نقص الاسترخاء للكثافة على 1، واضبط عامل نقص الاسترخاء لقوى الجسم على 1، واضبط عامل نقص الاسترخاء للزخم على 0.4، واضبط عامل نقص الاسترخاء في كسر الحجم على 0.4، واضبط عامل نقص الاسترخاء لدرجة الحرارة الحبيبية على 0.3، واضبط عامل نقص الاسترخاء للطاقة الحركية المضطربة على 0.3، واضبط عامل نقص الاسترخاء معدل تبديد الاضطراب على 0.3، واضبط عامل نقص الاسترخاء لمعدل تبديد الاضطراب على 0.3، واضبط عامل نقص الاسترخاء اللزوجة المضطربة على 0.3، اضبط عامل تقليل الاسترخاء للطاقة على 0.4 ، واضبط عامل الاسترخاء المنخفض للمرحلة 1 H2O على 0.4.
  33. ضمن الحل، انقر فوق التهيئة وافتح نافذة تهيئة الحل. حدد التهيئة القياسية كطريقة تهيئة، وحدد بالنسبة إلى منطقة الخلية كإطار مرجعي.
  34. في نافذة تهيئة الحل ، اضبط ضغط المقياس على 0 ، واضبط الطاقة الحركية المضطربة على 0.00135 ، واضبط معدل تبديد الاضطراب على 0.001143987 ، واضبط المرحلة 1 X السرعة على 0 ، واضبط المرحلة 1 Y السرعة على 0 ، واضبط المرحلة 1 H2O على 0.008202 ، واضبط المرحلة 2 X السرعة على 0 ، واضبط المرحلة 2 Y السرعة على 0 ، واضبط المرحلة 2 Y السرعة على 0 ، واضبط المرحلة 2 كسر الحجم على 0 ، اضبط درجة الحرارة الحبيبية للمرحلة 2 على 0.0001 ، واضبط درجة حرارة المرحلة 2 على 273. ثم انقر فوق تهيئة.

3. المعالجة اللاحقة وتكوين تصدير البيانات

  1. ضمن النتائج، انقر فوق الخطوط لفتح نافذة الخطوط العريضة. في النافذة Contours، قم بتمكين خيارات Filled وNode Values وBoundary Values وGlobal Range وAuto Range. حدد المراحل كخطوط النوع وحدد كسر الحجم. ثم اختر المرحلة 2 كمرحلة، وانقر فوق حفظ/عرض.
  2. ضمن أنشطة الحساب، انقر فوق الحركات الحل لفتح النافذة تعريف الرسوم المتحركة.
  3. في نافذة تعريف الرسوم المتحركة، قم بتعيين سجل بعد كل إلى 1، واختر الخطوة الزمنية. حدد ملف HSF كنوع التخزين. حدد contour-1 ضمن خيارات Animation Object (كائن التحريك)، ثم انقر فوق OK.
  4. ضمن النتائج ، اختر خيار الأسطح ، ثم انقر فوق خيار New Line / Rake Surface لفتح نافذة Line / Rake Surface.
  5. في نافذة Line/Rake Surface، قم بتمكين Line، واضبط x0 [m] على 0.21، واضبط x1 [m] على 0.21، واضبط y0 [m] على 0، واضبط y1 [m] على 0.015، ثم انقر فوق إنشاء.
  6. ضمن علامة التبويب ملف، اختر خيار أثناء الحساب ضمن تصدير. ثم انقر فوق بيانات الحل لفتح نافذة التصدير التلقائي.
  7. في نافذة التصدير التلقائي، اختر ASCII كنوع الملف. حدد مركز الخلية كموقع، وحدد المسافة كمحدد. قم بتعيين تصدير البيانات كل إلى 1 ثم اختر الخطوة الزمنية. ضمن خيار الأسطح، اختر السطر 1. ضمن خيار الكميات، حدد الكثافة (المرحلة-2) والكسر الحجمي (المرحلة-2). ثم ، انقر فوق تصفح ، افتح نافذة تحديد ملف. ضمن نافذة تحديد ملف، انقر فوق موافق. ضمن نافذة التصدير التلقائي، انقر فوق موافق.
  8. ضمن أنشطة الحساب، انقر فوق الحفظ التلقائي (كل وقت تدفق) لفتح نافذة الحفظ التلقائي. ثم قم بتعيين حفظ ملف البيانات كل [ق] إلى 100، وحدد وقت التدفق، وحدد فقط إذا تم تعديله كنوع حفظ ملفات الحالة المقترنة، وانقر فوق موافق.
  9. ضمن الحل، انقر فوق تشغيل الحساب لفتح نافذة تشغيل الحساب. ثم حدد ثابت كنوع تقدم الوقت ومحدده من قبل المستخدم كطريقة تقدم الوقت.
  10. في نافذة تشغيل الحساب، قم بتعيين عدد الخطوات الزمنية إلى 7200، وقم بتعيين حجم الخطوة الزمنية إلى 1، وقم بتعيين الحد الأقصى للتكرارات/الخطوة الزمنية إلى 20، وقم بتعيين الفاصل الزمني لإعداد التقارير إلى 1، وقم بتعيين الفاصل الزمني لتحديث ملف التعريف إلى 2. ثم انقر فوق حساب.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

يلتقط النموذج العددي المعدل المقترح بشكل فعال السمات الرئيسية لتكوين الصقيع. يعتمد على الآليات الأساسية الكامنة وراء نمو الصقيع ويستخدم نهج التدفق الأويلري متعدد الأطوار ، إلى جانب نموذج تغيير طور لي. يسمح هذا النهج للنموذج بتحديث الحد الأقصى لجزء حجم الصقيع ، وبالتالي مراعاة اختلافات الكثافة طوال عملية الصقيع. تظهر عمليات المحاكاة أن النموذج قد تم التحقق من صحته بدقة من خلال مقارنة تنبؤاته لسمك الصقيع وكثافته وتوزيعه مع البيانات التجريبية من دراسات مختلفة. علاوة على ذلك ، فإن مورفولوجيا الصقيع التي تنبأ بها النموذج تتوا...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

طورت هذه الدراسة نموذجا عدديا قادرا على محاكاة تكوين الصقيع على سطح بارد أفقي منخفض الحرارة عن طريق ضبط الحد الأعلى للجزء الحجمي ديناميكيا وفقا لكل من الوقت وظروف التشغيل ، وبالتالي إعادة إنتاج الاختلافات في كثافة الصقيع. على الرغم من أن التحقق من الصحة المقدم هنا يقتصر على درجات حرارة السطح البارد التقليدية ، إلا أن النموذج يضمن أن الحد الأقصى للانحراف بين سمك الصقيع المحاكي والتجريبي لا يتجاوز -20٪ (MARD = 8.97٪) ، وأن الحد الأقصى للانحراف في كثافة الصقيع يكون في حدود 29.72٪ (MARD = 16...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة معروفة أو علاقات شخصية يمكن أن يبدو أنها تؤثر على العمل المبلغ عنه في هذه الورقة.

شكر وتقدير

هذا البحث مدعوم ب (XLYC2203184) و (U23A20657) و (LJ222410153082).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
فصيحأنسيس
ICEMنظام داسو
مطالبة الفضاءأنسيس

المراجع

  1. Saygin, A., Basol, A. M., Arik, M. An experimental study on the frost formation over a flat plate: Effect of frosting on heat transfer. Exp Therm Fluid Sci. 144, 110862(2023).
  2. Fang, X., et al. A new frictional pressure drop correlation based on flow patterns for hydrocarbon refrigerants condensation flow. Int J Refrig. 170, 214-223 (2025).
  3. Rong, X., et al. Experimental study on a multi-evaporator mutual defrosting system for air source heat pumps. Appl Energy. 332, 120528(2023).
  4. Jia, Y., Xu, X., Li, Y., Liang, X., Yao, M. Experimental studies on frost and defrost of fine tube bundles under coolant temperature between −20 and −5 °C. Int J Heat Mass Transf. 116, 617-620 (2018).
  5. Song, M., Dang, C. Review on the measurement and calculation of frost characteristics. Int. J. Heat Mass Transf. 124, 586-614 (2018).
  6. Lee, J., Lee, K. -S. The behavior of frost layer growth under conditions favorable for desublimation. Int J Heat Mass Transf. 120, 259-266 (2018).
  7. Lee, Y. B., Ro, S. T. Frost formation on a vertical plate in simultaneously developing flow. Exp Therm Fluid Sci. 26 (8), 939-945 (2002).
  8. Mengjie, S., Shangwen, L., Hosseini, S. H., Xiaoyan, L., Zhihua, W. An experimental study on the effect of horizontal cold plate surface temperature on frosting characteristics under natural convection. Appl Therm Eng. 211, 118416(2022).
  9. Jeong, H., Byun, S., Kim, D. R., Lee, K. S. Frost growth mechanism and its behavior under ultra-low temperature conditions. Int J Heat Mass Transf. 169, 120941(2021).
  10. Barzanoni, Y., Noorshams, O., Basirat Tabrizi, H., Damangir, E. Experimental investigation of frost formation on a horizontal cold cylinder under cross flow. Int J Refrig. 34 (4), 1174-1180 (2011).
  11. Jones, B. W., Parker, J. D. Frost formation with varying environmental parameters. J Heat Transf. 97 (2), 255-259 (1975).
  12. Cui, J., Li, W. Z., Liu, Y., Jiang, Z. Y. A new time- and space-dependent model for predicting frost formation. Appl Therm Eng. 31 (4), 447-457 (2011).
  13. Lenic, K., Trp, A., Frankovic, B. Transient two-dimensional model of frost formation on a fin-and-tube heat exchanger. Int J Heat Mass Transf. 52 (1-2), 22-32 (2009).
  14. Yu, J., Huo, R., Shen, H., Li, X., Zhu, Z. A simulation study on the condensation flow and thermal control characteristics of mixed refrigerant in a dimpled tube. Appl Therm Eng. 231, 120889(2023).
  15. Yu, J., Jiang, Y., Cai, W., Li, X., Zhu, Z. Condensation flow patterns and heat transfer correction for zeotropic hydrocarbon mixtures in a helically coiled tube. Int J Heat Mass Transf. 143, 118500(2019).
  16. You, Y., Wang, S., Lv, W., Chen, Y., Gross, U. A CFD model of frost formation based on dynamic meshes technique via secondary development of ANSYS Fluent. Int J Heat Fluid Flow. 89, 108807(2021).
  17. Cai, W., Fang, X., Li, S., Qiu, G. A modified CFD model for frosting on a horizontal plate. Int J Heat Mass Transf. 229, 125726(2024).
  18. Boyina, K. S., et al. Condensation frosting on meter-scale superhydrophobic and superhydrophilic heat exchangers. Int J Heat Mass Transf. 145, 118694(2019).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

اتصل بنا
أوصِ بها للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

2026 © حقوق الطبع والنشر MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.