低温液体流动沸腾数值计算中的相间传热模型

采用双流体模型预测了液氮在垂直管内的流动沸腾过程,着重考察和评价了五个常用的相间传热模型对数值计算结果的影响,找出了最优的相间传热模型;同时,研究还发现相间传热模型对流动压降的预测并无明显影响.     

低温液体流动沸腾数值计算中的动量模拟

采用双流体模型计算了液氮在垂直管内的过冷流动沸腾过程,着重考察了相间动量传输模型对数值预测结果准确性的影响。研究表明,相间非曳力,尤其是壁面润湿力对于数值预测的准确性有着决定性的作用。此外,正确地估计沸腾系统中气泡的平均直径对于两相流传输特性的准确预测也有着十分重要的作用。     

甲烷的池内核态沸腾传热研究

本文针对0.15 MPa、0.2 MPa以及0.3 MPa三个压力下甲烷的池内核态沸腾进行了系统实验研究,得到了相应的甲烷核态沸腾传热数据,并将实验结果和现有的核态沸腾传热关联式进行对比,分析各个关联式对甲烷沸腾数据的拟合偏差和影响因素,结果表明McNelly和Labuntsov关联式的拟合结果最好,偏差均在5%以内。同时所有由制冷剂数据得到的沸腾关联式均可较好的拟合出甲烷沸腾换热系数的变化趋势,除Nishikawa关联式外其余偏差均小于30%,而对于Nishikawa关联式,仅仅改变其常数项即可得到较好的拟合结果。从传热关联式的拟合情况来看,甲烷与常规制冷剂的沸腾传热特性没有本质差异。     

水平管内环状流动核态沸腾换热模型

本文在已有的池和外掠平板核态沸腾机理研究的基础上,提出了系统的水平管内饱和流 动核态沸腾理论,建立了水平管内环状流下流动核态沸腾换热的组合模型,并对该模型进行了简化 和数值求解。最后,将计算结果与ＨＦＣ－１３４ａ实验数据进行了比较;结果表明二者一致性较好。     

一个新的核态沸腾汽泡动力学模型

本文在经典汽泡动力学理论基础上，提出了描述汽泡生长过程的综合界面模型．本模型的核心在于汽泡内部的热力学过程的详细分析及汽液界面的传热、传质过程的详细描述．并对汽泡生长过程进行了模拟计算，给出了动力学控制阶段的时间范围．本模型对汽泡生长、汽膜发展的理论分析及数值模拟提供了良好的基础．     

圆形液体浸没射流冲击核沸腾传热的实验研究

本文严格按照实验程序，系统地研究了核沸腾传热受射流速度大小、液体流动方向、喷嘴直径和液体过冷度等因素的影响。实验结果表明：核沸腾传热曲线随过冷度增加而向左移动，与其它因素无关。池核沸腾和冲击核沸腾曲线可用同一关联式表达。对高速射流冲击驻点的核沸腾曲线及其过冷度进行了修正，使前者向左移动，而后者增加。     

微重力核态沸腾近壁面汽泡生长模型

建立二维近壁面汽泡生长模型,研究过冷度,壁面过热度,壁面物性,接触角,核化点尺寸等因素对汽泡生长的影响.本文建立的汽泡生长模型在低壁面过热度条件下趋近于微液层蒸发控制的汽泡生长模型,在高壁面过热度条件下趋近于无限过热液体中传热控制球形汽泡生长模型.     

饱和液氮爆发沸腾实验与传热机理分析

瞬态高热流加热下饱和液氮会发生爆发沸腾,而对于该过程的特殊传热机理因素,目前还没有相关的深入研究和分析。本文基于实验,在总结沸腾传热机理研究成果的基础上,重点分析了饱和液氮爆发沸腾过程中以汽泡群形态实现热量传递的特殊之处,并进行了理论模拟验证。结果表明,汽泡群内部众多汽泡所发生的破裂收缩行为,会释放潜热并形成热流,成为爆发沸腾独特的传热机理影响因素。     

微通道内沸腾流动与传热特性耦合机理研究

以水为工质,模拟研究不同条件下水平矩形微通道沸腾流动过程中气泡发生发展及流型演变与温度、压力、传热系数的耦合关系。结果表明：持续吸热的弹状流会占据通道大部分流动区域,易造成堵塞和局部高温;泡状流区域压力波动幅度较小,较长弹状气泡和大雷诺数均会导致较大的局部压降;升高热流密度减小了单相区长度,强化了核态沸腾,提高了通道整体传热性能;增大雷诺数使得通道内气泡尺寸减小,减少了两相流动的不稳定与堵塞现象,通道整体传热性能得以提升。     

引入固体颗粒强化膜态沸腾换热的机理分析

本文针对热轧棒材生产过程中穿水冷为背景,以热力学分析为基础,讨论了冷却介质中掺入固体颗粒后出现的强化沸腾换热的机理。认为固相颗粒的引入在汽化和凝结过程中形成了非均态核化中心,增加了核化几率,提高了膜内的扩散速率;固体颗粒的存在使得水膜减薄,汽泡的寿命缩短,甚至改变局部传热状态由膜态沸腾转变为核态沸腾。得出了固体颗粒携带水膜穿入蒸汽膜的必要条件是水与固体颗粒的润湿角θ<75°。     

低温流体在多孔表面的池沸腾研究综述

低温流体尤其是液氮在航天、电子冷却、低温生物医疗与超导磁体与电缆等领域有着广泛的应用.文中对光滑与多孔表面上的流体核态沸腾换热与临界热流密度的研究进行了归纳;总结了低温流体池沸腾的研究现状;比较了低温流体与常见制冷剂以及水在物性上的主要差异;综合分析了加热表面材料、多孔层厚度、孔隙率、烧结颗粒直径、平均孔隙直径与压力等...     

A new microstructure for pool boiling

Combining electrocoating and etching processes, we have developed a new type of microstructure for nucleate boiling. The basic elements of the structure are cylindrically shaped; their density ranges up to 10⁷ cm⁻².To test the efficiency of the structure, the outer surface of a tube has been provided with such a structure and used in pool boiling experiments with the refrigerant R141b at atmospheric pressure. The results obtained show the heat flux to remain independent of the wall superheat in the fully developed boiling region. The behavior is novel. It is most probably associated with the density of active bubble nucleation sites. Activated at a certain wall superheat, the density of the sites generating bubbles remains apparently unaffected by raising the heat flux. Given that these preliminary results should be confirmed by further experiments, the microstructure developed will be suitable for nucleate boiling in general, but for keeping the heating surface largely isothermal, despite the variation of the heat flux, in particular.     

液氮流动沸腾换热研究综述

作为一种优良的低温冷却剂,液氮在航天、电子工业、超导磁体和超导电缆冷却及低温生物医疗等领域应用广泛。在这些应用中,准确预测液氮的流动沸腾换热特性对于系统设计和安全运行十分重要。该文主要介绍了液氮流动沸腾换热的特点,对已有的实验和数值模拟结果进行了归纳;并比较了四个液氮流动沸腾换热计算关联式的预测情况,以及关联式中干度、质量流量、热流密度和压力对换热系数的影响;指出了有待进一步研究的课题。     

二氧化碳管内沸腾换热系数关联式的分析

了解管内流动沸腾特性并准确地预测出其换热系数,对设计紧凑、高效的CO2蒸发换热器有着至关重要的作用.文中分析了几个国内外已公开发表的换热关联式,并将预测结果与实验数据进行对比和误差分析,比较后发现Yoon2004、Jung关联式的预测精度相对较高,但各关联式对干涸后的换热系数预测普遍有较大偏差,有待进一步的改进.     

A fractal study for nucleate pool boiling heat transfer of nanofluids

In this paper, a fractal model for nucleate pool boiling heat transfer of nanofluids is developed based on the fractal distribution of nanoparticles and nucleation sites on boiling surfaces. The model shows the dependences of the heat flux on nanoparticle size and the nanoparticle volume fraction of the suspension, the fractal dimension of the nanoparticle and nucleation site, temperature of nanofluids and properties of fluids. The fractal model predictions show that the natural convection stage continues r...     

竖直低温星形翅片管表面结霜及传热传质理论模型

文中采用维元法建立了竖直星形翅片管表面的非稳态结霜及传热传质模型,重点考虑了霜层表面存在的对流、凝华以及辐射三种传热机理。理论模型的计算结果表明,霜层的生长速度以及霜层表面的温度升高都是一个逐渐变缓的过程。在这个过程中,三种机理的传热分量也随之变化。同时,随着霜层厚度的增加,翅片管整体传热效率降低,管内过冷区和饱和区的长度都被拉长。     

Experimental study of bubble departure characteristics in forced convective subcooled nucleate boiling

Visualization experiments in upward forced convective nucleate boiling flows were carried out. The bubble growth and collapse have been measured using high-speed photography technique with distilled water under atmospheric pressure. The experiments show that the bubbles depart from nucleating sites shortly after nucleation and slide along the heater surface. The bubbles grow while sliding, attain a maximum size, then lift from the surface sometime during condensation, and quickly vanish in the bulk liquid. Parametric studies show that bubble diameter and departure frequency increases with an increase in heat flux, a decrease in subcooling, and a decrease in mass flux.     

冷冻靶制备中辅助加热的理论和数值分析

 为了补偿惯性约束聚变（ICF）冷冻靶冷却过程中非球对称腔体的热流分布,通常在冷却的同时在腔外壁上施加辅助加热。在间接驱动靶中建立了1维热传导理论模型,分析所需辅助热流密度,同时在2维轴对称模型下,利用计算流体力学的FLUENT程序,对辅助加热机制进行了热力学模拟。当把辅助加热设在腔外壁的中平面上下各1.3 mm的范围时,得到了最佳辅助热流密度为635 W/m²,与理论结果基本一致。