题目：高温固体表面和湍流场中的液滴蒸发和沸腾动力学
时间：2023年12月29日 9:00-10:30
地点：UFC外围平台 振华会议室
邀请人：齐飞 教授（航空动力研究所）
报告人简介
孙超是清华大学能动系、航院和燃烧能源中心教授、新基石研究员，入选国家高层次人才引进计划，获得美国物理学会会士APS Fellow以及科学探索奖。主要从事流体力学研究，研究方向为多相流和湍流。先后两次为Annual Reviews期刊撰写综述论文，应邀在“国际多相流大会”以及“欧洲湍流大会”作大会报告。在 ARFM, PNAS, Nat Phys等期刊发表论文180余篇，包括60余篇JFM和20余篇PRL，论文在谷歌学术被引用1万余次。担任《物理学评论-流体Phys Rev Fluids》和《国际多相流期刊IJMF》副主编，AMS, SCPMA, Exp Fluids, JHD等期刊编委，国际多相流大会管委会以及APS-DFD Frenkiel Award遴选委员会委员。
报告摘要
液滴的蒸发和沸腾现象涉及复杂的物理过程。我们首先讨论高温固体表面的液滴蒸发和沸腾动力学研究。当固体表面温度达到一定的阈值后，液滴和固体表面之间会形成一层很薄的蒸汽层，该蒸汽层极大地减小了固体表面和液滴之间的热传输，即莱顿弗罗斯特（Leidenfrost）现象。然而该阈值温度的预测一直是一个难点，我们通过对处于Leidenfrost阶段的液滴进行研究，得到一个关于液滴Leidenfrost温度的理论模型。对于Leidenfrost液滴末期蒸发状态，我们发现液滴的初始尺寸和初始杂质浓度共同决定了液滴在蒸发末期发生爆炸还是起飞的最终命运，提出了预测液滴最终命运的判断标准，并为260年前Leidenfrost听到的爆炸声来源提供了一个解释。研究结果可以对相关工业过程中的应用提供理论指导和帮助。另外，我们研究利用液滴沸腾来提高湍流的传热效率。通过控制低沸点液体在双组分湍流系统中的相变过程，设计了一套“类催化”型颗粒湍流系统，大幅度拓宽了传统沸腾传热的适用工况和传热效率，并揭示传热增强的机理，该工作为换热器增强传热等工程问题提供了新的思路。
