隨著人們生活水平的逐步提高,目前國內(nèi)外家庭對家用制冰機(jī)的需求日益擴(kuò)大。家用制冰機(jī)的特點(diǎn)是外形尺寸小,結(jié)構(gòu)緊湊,制冰量和功耗相對較小,對成品冰的品質(zhì)要求比較高。市場上銷售的制冰機(jī)多采用浸水式制冰原理,將制冰柱浸入盛滿水的儲水盒中,啟動后在制冰柱的外側(cè)逐漸形成冰層,到達(dá)設(shè)定的時間后停機(jī)、脫冰,制出的成品冰即可使用。
結(jié)冰過程是復(fù)雜的相變過程,由于其幾何條件、初始條件和邊界條件的復(fù)雜性,使其直接求解過程具有一定的難度。該類問題的主要特點(diǎn)是:控制方程是導(dǎo)熱方程,區(qū)域內(nèi)存在著一個隨時間變化的兩相界面,在該界面上放出或吸收熱量,又稱為“移動界面問題”或“斯蒂芬問題”。這類問題在數(shù)學(xué)上是一個強(qiáng)非線性問題,解的疊加原理不能使用,只有很少的簡單情況才能獲得解析解,目前該類問題多采用焓法進(jìn)行數(shù)值求解,將分區(qū)求解的導(dǎo)熱問題化為整個區(qū)域上的非線性導(dǎo)熱問題處理,建立統(tǒng)一的方程,用有限差分或有限元方法直接離散焓場,利用數(shù)值方法求出焓分布,根據(jù)焓與溫度之間的關(guān)系求出溫度場和兩相界面,具有方程統(tǒng)一、處理簡單、無需跟蹤界面等特點(diǎn)。