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中国科学院广州能源研究所储能技术科研团队在过冷水冰浆流动成核动力学以及粒径演变规律研究方面取得系列进展，研究揭示了过冷水成核，以及成核后冰晶生长过程中的动力学变化规律。相关成果近日发表于《化学工程科学》（Chemical Engineering Science）。

流动剪切成核过程示意图。研究团队 供图

论文通讯作者宋文吉表示，研究团队在国家重点研发计划、欧盟地平线项目等项目的资助下，在经典成核理论的框架上，针对过冷水的流动成核现象，将流动剪切因素纳入考量，提出了流动成核动力学理论模型，充分讨论了过冷水在流动剪切作用下成核能垒、最小成核半径等关键成核参数的变化情况。

研究发现，剪切成核过程中，加速过冷液体成核的关键因素并非剪切导致的形变，而是所导致的形变在遭遇阻碍后而释放变形能量的本身。该研究可为过冷水冰浆制备的“防冰堵”、飞机机翼防冰和电线防冰等问题的研究提供理论指导。

此外，研究团队针对成核后过冷态下的晶核粒径演变规律展开研究。他们利用Euler-Euler固液两相流模型与群体平衡模型进行耦合，研究了在不同流速、过冷度、初始含冰率的情况下，水平直管内过冷水冰浆流动过程中过冷解除、粒径生长、粒径分布、压降的变化规律。

研究结果表明，在较低的流速和较高的初始含冰率下，过冷解除的更快；在较高的过冷度和较低的流速下，冰晶粒径增长的更快。该研究成果可为过冷水冰浆的“防冰堵”设计、冰浆流动优化等提供理论指导。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.ces.2024.120674