壁面电荷对铜表面冰黏附的影响研究

在过冷水式动态冰蓄冷中,低温换热表面上的冰黏附是系统稳定运行的主要威胁。研究表明,冰和换热表面的界面区域具有一层准液体层,其厚度是影响黏附强度的主要因素。壁面荷电可能增加冰的准液体层厚度,达到降低黏附强度的作用。因此,在同一水分子体系温度(T=255 K)的不同壁面荷电条件下,进行了铜壁面上黏附冰的平衡和脱附的分子动力学模拟,得到了黏附冰的准液体层厚度以及黏附强度。结果表明,相较于壁面不带电荷的工况,壁面电荷密度Q_(static)=±0.1123 e/nm2且保持不变时,准液体层的厚度变化很小,冰的黏附强度由于壁面与水分子之间的库仑相互作用增强而增大;当铜壁面采用脉冲荷电Q_(period)=±0.1123 e/nm^(2)时,冰的准液体层厚度显著增加,黏附强度在可减小范围内减小31.9%。因此,壁面脉冲荷电是一种有效的降低冰黏附强度的方式。