微通道中临界热流密度的实验研究

对当量直径0.5 mm,有效加热长度45.0 mm的微通道进行了临界热流密度的实验研究.表明临界热流密度随工质质量流速和进口过冷度的增加而增加.基于实验数据给出了临界热流密度与Weber数、进口过冷度的关联式.实验还发现微通道中的临界热流密度现象不同于常规通道.微通道中临界热流密度的产生是由于微通道的蒸汽阻塞.在达到临界热流密度之前,微通道的流动和传热主要是周期性的过冷流动沸腾,从微通道逸出的汽泡和进入微通道的液体反复交替冲刷微通道.一旦达到临界热流密度,微通道中的流动和传热主要是一个蒸汽周期性逸出的过程.一直持续到过热蒸汽的出现,直到最后整个微通道被过热蒸汽阻塞.     

热流密度比对环形窄缝通道内单相水换热特性的影响

对双面加热环形窄缝通道内单相水处于充分发展流动情况下的对流换热特性进行了数值计算．计算结果表明，环形通道内、外壁加热热流密度比的不同，对环形通道内、外壁与单相水的对流换热特性有着显著的影响．当内、外壁加热热流密度比较小时，内壁的换热强于外壁，随着内、外壁加热热流密度比的增大，外壁的换热得到增强．但是，当内、外壁加热热流密度比增加到一定程度时，外壁的对流换热特性将超过内壁的对流换热特性．此外，环缝间隙的减小将导致环形通道的换热性能下降．     

反应堆临界热流密度的计算方法研究

对国际上公认的反应堆热工水力分析程序ＲＥＴＲＡＮ－０２中的临界热流密度的计算方法及加拿大数据表进行了较深入的研究和分析，编制了微机型反应堆瞬态热工水力分析程序ＭＩＴＡＲＳ，首次将加拿大的ＣＨＦ数据表引入ＭＩＴＡＲＳ中，并用上述两种方法分别对堆芯功率瞬变过程的临界热流密度比进行了计算，其结果两者吻合良好。     

喷雾冷却高热流密度散热传热特性研究

 针对喷雾冷却的高热流散热方式,设计和构建封闭循环实验装置。通过热电偶计算得到发热面的热流密度。通过激光多普勒测速仪(PDA)测量喷嘴的液雾分布、粒径和尺寸。基于气泡动力学与传热学,建立喷雾冷传热特性的理论模型。数值模拟的计算结果显示出喷雾高度对喷雾冷却曲线的影响：随着喷雾高度的增大,喷雾冷却的换热能力升高,与实验结果的变化趋势相同。同样采用数值的方法,给出不同喷雾张角、不同喷雾压力和不同喷雾高度下的换热系数,对喷雾冷却的传热特性进行分析。研究表明,两相区内的喷雾冷却换热能力得到了显著的增强,喷雾冷却存在最佳喷雾高度。     

微通道冷却非均匀热流密度芯片的流动换热特性

为研究微通道冷却非均匀热流密度芯片的流动换热特性,采用VOF方法,通过数值模拟分析局部热点对微通道内流型、温度、换热系数及压降的影响.研究结果表明:随着热流密度增大以及流速减小,整体的流型呈现出从泡状流到环状流的变化过程;而提高热点热流密度并不会显著改变微通道内的整体流型;热点热流密度提升不仅会使该处区域的温度骤升,而...     

滑移流区定热流密度加热下微矩形槽道内的换热

利用正交函数法对定热流密度加热条件下,气体在微矩形槽道内层流热充分发展滑移流动的换热特性进行了理论分析,获得相应条件下的NusseIt数计算方法及换热特性计算式,并与大尺度槽道的换热特性进行比较,探讨了Kn数、槽道高宽比及动量协调系数和热协调系数等对微矩形槽道内滑移流动换热性能的影响,得到了微正方形槽道的平均换热系数关联式。结果表明：微矩形槽道内的平均NusseIt数低于相同加热条件下大尺度矩形槽道中的NusseIt数,且随Kn数的增加而减小,微槽内平均NusseIt数随高宽比变化的曲线也越平坦。     

超临界流体传热特性研究综述

 超临界状态下流体状态介于液态和气态之间,其扩散性更接近气体,密度依然为液体量级,这种特殊的性质导致超临界压力下流体流动换热特性与亚临界压力下有很大不同.本文以超临界压力条件下水、二氧化碳和碳氢燃料为研究对象,综合分析了超临界流体在管内的换热规律,系统总结了浮升力、热流密度、质量流速、压力、进口温度、流道形状等因素对流动换热特性的影响.其中,浮升力、热流密度和质量流速影响作用较大,在较高热流密度条件下,浮升力会导致传热恶化发生;在较低热流密度下,流体临界点附近会发生传热强化;质量流速增加能够使管内换热效果显著增强.传热强化和传热恶化现象的发生与临界点附近流体物性的剧烈变化密切相关.     

高热流密度电子设备液冷技术研究进展

电子设备的热流密度随着设备本身的小型化与高性能需求的不断提高而呈现出越来越大的趋势.较低的散热能力使得风冷技术很难应用到未来高热流密度电子设备的散热.目前电子设备散热技术的研究热点是液冷技术,主要得益于液冷具有流动性强、换热系数高等优势.概括介绍了可用于电子设备散热的几种液冷技术,其中重点介绍了微通道冷却、喷雾冷却、射...     

平板滞止区内R-113的喷流沸腾临界热流密度

对高温平板滞止区内R-113的喷流冲击沸腾的临界热流密度(CHF)进行了系统的稳态实验研究.考察了过冷度、流速、喷流直径等流动条件对喷流沸腾CHF的影响,建立了预示CHF的经验型方程,方程中的参数指数和系数由实验数据拟合得到.研究结果表明:过冷液体喷流冲击沸腾的CHF取决于过冷度、滞止冲击速度和喷流直径;得到的经验式能较好地预示实验结果.     

裂解制备Si-C-O梯度复合材料的热流密度计算

对聚硅氧陶瓷先驱体表面加载高密度热流时裂解过程进行了分析,并对温度梯度计算模型进行了合理设计;对聚硅氧树脂SAR-2的裂解进行了DSC-TG分析实验,测试了先驱体及转化陶瓷与计算有关的物性参数。最后对表面裂解制备Si-C-O梯度复合材料所需热流密度进行了优化计算。结果表明:热流密度q=600kW·m-1,加热时间t=2-4s为制备梯度复合材料的最佳工艺参数。     

高海拔地区铁路隧道施工期围岩热流密度数值模拟研究

冷负荷预测是隧道施工的重要任务,目前传统隧道冷负荷预测方法无法满足高海拔铁路隧道施工环境。为高海拔铁路隧道的冷负荷预测提供准确方法,本文建立一个热湿耦合多孔介质模型,考虑围岩孔隙率和低压环境对隧道围岩热流密度的影响。建立高海拔铁路隧道围岩热流密度预测模型。分析渗流水和衬砌的存在对围岩热流密度的影响,对比不同环境参数对围岩热流密度的影响。结果表明,隧道的冷负荷取决于围岩的热流密度。预测模型可以准确计算隧道围岩热流密度,其均方根误差（RMSE）为0.573 W/m2。围岩渗流水和衬砌对隧道热湿环境产生显著影响。压力对围岩热流密度的影响最小。围岩温度每升高10 ℃时,围岩初始热流密度增加了58.74 W/m2。此外,每当隧道目标温度增加4 ℃或孔隙率增加0.1,分别导致围岩初始热流密度减少了23.5和0.14 W/m2。本文可以为实际高海拔铁路隧道工程的冷负荷预测提供新的理论方法和参考依据。     

微通道内纳米流体换热与压降特性

为研究微通道换热和压降特性的影响因素,在当量直径分别为0.923 1,1.333 3和2.000 0 mm的矩形微通道内,以0.1%和0.5%(体积分数)的Al2O3-H2O纳米流体为实验工质,进行无相变以及沸腾传热与流阻特性实验研究,分析雷诺数对努塞尔数和单相流动压降的影响。研究结果表明:增加纳米粒子体积分数对摩擦压降影响较小,而努塞尔数则得到较大提高;在2.0 mm宽槽道内,纳米流体的换热系数比水的换热系数高18%;而0.6 mm宽槽道的换热系数比2.0 mm宽槽道的换热系数提高了近2倍;随着槽道尺寸的减少,摩擦压降显著增大;当雷诺数为800时,0.6 mm和1.0 mm宽槽道摩擦压降分别是2.0 mm宽槽道摩擦压降的23.3倍和4.4倍;热流密度和质量流量增大都将导致摩擦压降增大。     

脉冲热流作用下球体内的非傅立叶热传导

分析了球形物体表面遭受一随时间变化脉冲热流时的双曲型非傅立叶热传导问题．给出了此类超急速传热情形下的热传导方程、边界条件及初始条件的无量纲形式,采用Ｌａｐｌａｃｅ变换技术,求得了任意时刻球体内部温度分布的解析解．作为算例,计算了方波脉冲这类随时间变化热流作用下球体内的温度变化,结果表明,该类超急速热传导问题与常规的傅立叶热传导相比具有明显不同的特征     

局部高热流密度器件射流冲击冷板流动传热特性数值研究

为解决大功率雷达等设备中存在的局部高热流密度热管理难题,进行了大幅面、非均匀高热流密度散热技术研究,提出了一种可同时对上下两侧发热面进行冷却的嵌入式射流冲击冷板,开展了受限空间射流冲击冷却过程流动换热特性数值模拟,获得了嵌入式射流冲击冷板内部的流动换热特性,并对射流冲击距离、射流孔直径、冷板体积流量等参数对流动换热性能的影响规律进行了分析。结果表明,对尺寸为50 mm×72 mm、背景热流密度为1.2 W/cm²、布置有8个3 mm×3.5 mm、125 W/cm²高热流密度芯片的发热面,嵌入式射流冲击冷板的换热系数分布特点可满足局部高热流密度散热需求,且在射流冲击距离为3 mm、射流孔直径为2 mm时,综合考虑换热性能与压降后的冷板性能最佳,在冷板体积流量为5.5 L/min时,芯片最大温升为15.6℃,压降为3.917 kPa。所提嵌入式射流冲击冷板及研究结果可用于局部高热流密度器件热管理。     

空气在高壁温通道内流动特性研究

本文采用可压缩流体的SIMPLE算法,以韶山七型电阻制动带为研究对象,对空气在高壁温通道内周期性充分发展的层流流动特性进行了分析研究,得到了不同截面的流场分布图,为改进电阻制动带结构提供相应的理论依据。     

基于热流法导热分析的木结构住宅墙体传热特性

为了准确计算木结构住宅墙体的导热系数及热阻值,基于热流法导热分析,研究木结构住宅墙体传热特性;通过有限单元法,分析木结构住宅墙体传热分布原理,研究基于稳态热流法的墙体传热特性,检测均匀厚度材料的平行等温界面,获取理想热传导性能;采用稳态热流导热系数测试仪,测试江苏省南京市某木结构住宅墙体组成部分及墙体不同部位的传热特性...     

水力压裂裂缝壁面上热流密度函数的推导

许多压裂的油气井都具有较高的地层温度 .为了获得最佳的压裂效果 ,在压裂设计计算时应该考虑裂缝中温度变化对压裂液流变特性和滤失速度等的影响 .因此 ,需要建立水力压裂裂缝中的温度场模型 ,用于计算施工过程中裂缝中压裂液的温度随时间和位置的变化 .根据热能平衡方程 ,建立起了滤失和非滤失裂缝缝面附近地层中温度的偏微分方程 ,然后借助于拉普拉斯变换和逆变换 ,获得了这两种情况下 ,裂缝壁面上的热流密度函数 .通过算例分析发现 ,裂缝壁面上的热流密度随注液时间的增加而减小 ;对于滤失性裂缝壁面 ,压裂液的综合滤失系数和地层的孔隙度越高 ,热流密度越低 .     

水射流冲击冷却过程靶面热流密度测试方法的改进

为了准确测量水射流冲击冷却过程靶面热流密度,提出在靶体背侧增加绝热材料,采用单点测温,使用一维导热反问题计算靶体表面热流密度的方法.实验数据分析显示,采用该方法对靶体背侧温度预测的相对误差±5%以内的概率为93%以上,由于靶体背侧仅是近似的绝热条件,导热反问题计算的靶体背侧温度略高于实测温度.结果表明,通过在靶体背侧增加绝热材料,即便采用单点测温,仍然可以很容易地获得足够精确的靶体温度和表面热流密度.     

浸没水射流冷却过程热流密度的导热反问题计算方法

基于单点测温、常热流假设,任意未来时间步长的导热反问题算法求解浸没水射流冷却过程的热流密度;采用有限容积法离散方程,附加源项法处理边界条件。表面施加三角形热流的经典算例验证了算法的正确性。水冷实验数据分析结果表明:射流能提高热流密度和临界温度,缩小过渡区温度区间。     

超临界二氧化碳向心透平设计与热流固耦合研究

为了适应兆瓦级超临界二氧化碳(SCO₂)布雷顿循环系统的需求,本文在1 MW功率等级SCO₂向心透平设计基础上,通过雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS)的方法开展了透平流道内流动的三维数值模拟,分析了透平的变工况性能,研究了叶顶间隙的大小对流动效率的影响规律。基于热流固耦合方法,根据数值模拟结果与透平叶轮的实际运行条件,施加相应热载荷与气动载荷,并考虑到轮背泄漏流引起的轴向推力,开展了透平动叶轮的运行安全性分析。结果表明：设计工况下透平的等熵效率达到83.53%,输出功率达到1 188.57 kW,所设计的透平具有良好的变工况性能;采用TC4钛合金制造的透平叶轮的最大总形变为0.570 mm,其中最大轴向形变为0.303 mm,叶轮结构的内部应力远小于材料的屈服强度。本文的工作可为未来兆瓦级SCO₂布雷顿循环系统的透平研制提供基础数据与理论支撑。