旨在研究接触熔化过程固液相变传热问题,揭示温差、压力、摩擦驱动以及这三种混合驱动条件下接触熔化的机理和规律。包括1.针对现有研究存在的问题,建立更全面、正确的数理模型。探讨熔化边界层内耗散、非线性温度分布、重新凝固的影响。2.研究温差、压力、摩擦驱动和混合驱动下接触熔化的熔化率、边界层厚度、固体变化规律(速度、大小)、传热系数、储能特性、熔化结束时间等特征参数,以及各种影响因素。3.对接触熔化传热过程的热力学行为、最优控制进行分析,求解不可逆相变过程的优化参数与最优途径。本项目将促进学科相互交差与渗透。接触熔化在热能储存系统、地质勘探与核反应堆安全分析等方面已有重要的应用。温差、压力、摩擦单独和同时驱动下的熔化,涉及作用体与相变材料表面多种力的作用、内部耗散、固体与液体的传热和相对运动、相变材料的热力学性能等多方面因素,本项目对解决实际工程和技术中的熔化问题,开拓该学科研究领域有重要意义。
揭示了温差、压力、摩擦驱动以及混合驱动条件下接触熔化的机理和规律,求得了熔化率、边界层厚度、固体变化规律(速度、大小)、传热系数、熔化结束时间等特征参数,及其影响规律。包括建立了一类水平管热源内与围绕轴对称水平柱接触熔化的统一描述的分析方法。针对国外学者研究中存在的问题,研究了相变材料(PCM)围绕水平圆柱、椭圆柱与球的接触熔化,以及在水平圆管内的接触熔化,建立了新的分析模型,得到了更符合实际的结果;分析了PCM绕水平长椭圆柱以及冰绕水平椭圆柱有限长接触的压力熔化,给出了与温差熔化的不同和内在关系;研究了圆球下的冰在压力与温差共同作用,以及滑动平板下PCM由温差与摩擦混合驱动的接触熔化过程,探讨了熔化边界层内耗散、非线性温度分布的影响;分析了定热流条件下PCM围绕水平圆柱热源的接触熔化。以放射性废料衰变这样的释热源自埋和反应堆严重事故为背景,提出并定义了热量"阈值"的概念,分析计算了典型反应堆核废料自埋熔化过程;对接触熔化传热过程进行了热力学的分析和优化,应用有限时间热力学研究了PCM在水平圆管与球内接触熔化,得到了最优熔化途径。