С помощью модели затвердевания/плавления в программном обеспечении FLUENT смоделировано влияние контактного угла и массовой доли на процесс замерзания чистой воды и раствора хлорида натрия на холодной поверхности. В качестве гидрофильной поверхности выбран медный пласт, а в качестве гидрофобной – поверхность нанопленки. Проведено экспериментальное исследование процесса заморозки капель при различных характеристиках поверхности. Результаты показывают, что характеристики замораживания капель на холодной поверхности связаны с контактным углом и массовой долей. При постоянной массовой доле раствора с уменьшением контактного угла скорость замерзания капли увеличивается, а время полного замерзания сокращается; в начальный момент процесса замерзания с уменьшением контактного угла температура у основания капли ниже; при одинаковом времени замерзания и одинаковой высоте капли температура на поверхности капли и доля жидкой фазы ниже, чем внутри капли; при одинаковом контактном угле массовая доля раствора обратно пропорциональна температуре начала замерзания капли и прямо пропорциональна времени полного замерзания. Сравнение экспериментальных данных и моделирования показывает, что для капель растворов хлорида натрия с разной массовой долей при контактных углах 60° и 100° тенденция изменения времени замерзания совпадает, но экспериментальные значения выше моделируемых.

капля;замерзание;контактный угол;массовая доля