自然循环过冷沸腾流动不稳定性的实验研究

本文以氟里昂作工质，对自然循环过冷沸腾流动不稳定性进行了实验研究．实验过程中发现自然循环系统内可能发生高频脉动和低频脉动二种类型的过冷沸腾流动不稳定性．通过实验研究揭示了这二种类型流动不稳定性的发生机理，证实高频脉动属于声波型脉动，低频脉动属于密度波型脉动．通过实验得出了判断系统稳定性的界限，并使用积分方程无因次分析方法得出了预测密度波型流动不稳定性的经验公式．     

强制循环到自然循环过渡过程中流动不稳定性的研究

本文对安装有引射器的回路系统从强制循环到自然循环的过渡特性进行了实验研究和数值模拟，实验结果表明，在过渡过程中、当加热功率超过某一限度，系统内将发生密度波型汽液两相流动不稳定性，危及设备的安全运行。数值模拟采用汽液两相热力学非平衡模型以考虑过冷沸腾对流动不稳定性的影响，使用迭代解法求解差分方程，数值模拟结果与实验结果相当一致。     

沸腾诱导的两相流脉动特征模拟分析

两相流脉动现象广泛存在于有相变过程的换热设备中,对生产工艺流程和运行安全等有着重要影响.本文基于实验观察测试事实构建数值模型,对沸腾诱导的两相流脉动现象和基本特征进行数值模拟分析.一定条件下沸腾两相流系统宏观参数将在时域上出现脉动,包含高频和低频成分.脉动高频成分由核化产生气泡直接引起,而低频成分则是多核化点产生的高频成分的叠加结果.进出口压降、壁面热流密度、核化点数密度等对脉动特征有实质性影响.     

微通道内种子汽泡抑制沸腾不稳定性研究

两相流动不稳定性是在各种水力学直径通道内所遇到的复杂现象,这些不稳定性对热能系统可能造成有害影响。本文以丙酮为工质,在微通道入口处设置微汽泡发生器,采用脉冲电压激励产生可控微汽泡,以微汽泡为种子尝试对通道内沸腾不稳定性的控制。实验研究表明,低频种子汽泡热控能够减轻各参数的脉动幅度;高频种子汽泡热控能彻底抑制沸腾不稳定性。本研究结果为解决微通道内沸腾不稳定性提供了一种崭新有效的手段。     

自然循环过冷沸腾净蒸汽产生点的实验研究

本文报告了使用R-12作工质进行的自然循环过冷沸腾净蒸汽产生点的实验结果。实验过程中使用可视化方法观察确定过冷沸腾净蒸汽产生点。在相当宽广的工质压力、入口过冷度及加热功率范围内研究了上述参数对过冷沸腾净蒸汽产生点的影响。实验结果证实,对自然循环流动,汽泡所受的浮升力对净蒸汽产生点的汽泡的脱离有重要影响。据此,本文提出了使用同时考虑浮升力作用的修正的Levy模型计算自然循环过冷沸腾净蒸汽产生点的计算方法。     

基于Lyapunov指数的摇摆条件下自然循环流动不稳定性混沌预测

运用基于最大Lyapunov指数的混沌预测方法对摇摆条件下自然循环系统的流量脉动进行了预测. 对不规则复合型脉动的流量脉动实验数据进行相空间重构, 计算关联维数、二阶Kolmogorov熵和最大Lyapunov指数等几何不变量, 在说明不规则复合型脉动是混沌运动的基础上, 根据最大Lyapunov指数对不规则复合型脉动进行了预测. 通过预测结果和实验结果对比发现: 对于复杂的两相自然循环流动不稳定性, 预测结果具有较高的精度, 说明预测方法的可行性. 同时, 确定了混沌系统可预测的尺度, 提出用动态预测的方式监测系统流量脉动. 本文的研究方法为两相流复杂的流动不稳定性研究提供了新的思路. 关键词： 混沌时间序列 实时预测 最大Lyapunov指数 两相流动不稳定性     

过冷沸腾起始点和净蒸汽产生点的实验研究

本文报告了使用Ｒ－１２作工质进行的自然循环过冷沸腾起始点和净蒸汽产生点的实验结果。实验过程中使用可视化方法观察确定过冷沸腾起始点和净蒸汽产生点。在相当宽广的工质压力、入口过冷度及加热功率范围内研究了上述参数对过冷沸腾起始点和净蒸汽产生点的影响,在此基础上提出了计算自然循环过冷沸腾起始点和净蒸汽产生点的计算方法。     

流动不稳定性对沸腾临界触发机制的实验研究

本文以D_(in)=2.15 mm的带旁通小流道为对象,分别在不同液相质量流速以及不同入口水温条件下开展沸腾临界实验,结合汽泡动力学行为以及两相界面形态特征,探讨流动不稳定性对沸腾临界的触发机制。在本文工况范围内,在流动状态由稳定阶段转变为不稳定阶段后,进一步增大热流密度会触发沸腾临界,且所有沸腾临界均属于DO型沸腾临界。当液相质量流速较高时,环状流近壁液膜主要在汽芯强烈的扰动作用下迅速破裂;当入口水温较低时,近壁液膜主要由于强烈的蒸发现象迅速破裂;因此沸腾临界与流动不稳定性几乎同步被触发。本文分别通过引入受限系数(N_(conf))、过冷数(N_(sub))、以及Weber数(We)来反映壁面的限制作用、入口过冷度、以及惯性力与表面张力对沸腾临界的影响,建立了适用于D_(in)=2.15 mm带旁通小流道的CHF模型。     

振动工况下过冷流动沸腾界面参数实验研究

过冷流动沸腾中局部时均界面参数对发展两流体模型十分重要,而振动工况下过冷流动沸腾的界面参数变化很少有文献报道。本研究采用四探头电导探针分别对静止工况和低频水平振动工况下环管内过冷流动沸腾的时均空泡份额、界面面积浓度和汽泡平均直径进行了测量,并且研究了不同流动工况对局部参数在径向位置处分布的影响。实验发现,低频水平振动对局部时均参数的影响比较有限,局部时均空泡份额和界面面积浓度略有下降,汽泡直径分布出现轻微波动。     

环形狭缝中过冷沸腾空泡率的研究

以环形狭缝通道中流动沸腾传热的实验数据为初始条件,运用四阶龙格-库塔法对过冷沸腾空泡率的机理模型进行了数值求解,并对计算结果进行了分析。     

Numerical investigation of subcooled boiling characteristics of magnetic nanofluid under the effect of quadrupole magnetic field

This paper investigates numerically the characteristics of subcooled flow boiling of a magnetic nanofluid (refrigerant-113 and 4 vol% Fe₃O₄) in a vertical annulus, which is exposed to a nonuniform transverse magnetic field generated by the quadrupole magnet. A control volume technique and SIMPLEC algorithm have been used for discretizing the governing equations and pressure-velocity coupling, respectively. The two-fluid model has been used to simulate subcooled flow boiling of the refrigerant-113. The results indicate that subcooled flow boiling characteristics change not only by using nanofluid as the working fluid, but also by applying the nonuniform transverse magnetic field. In the presence of the aforementioned magnetic field due to the Kelvin force, the fluid attracted to the outer wall. This leads to higher bubble detachment frequency so that the heat pumping is increased and the void fraction on the heated wall is decreased. Thus, the critical heat flux as one of the most important parameters in boiling processes will be increased.     

聚变堆偏滤器过冷水流动沸腾强化换热性能研究

选择欧拉多相流模型和非平衡沸腾模型,用Fluent 软件对单边受热竖直向上平滑管进行了过冷流动沸腾换热的数值分析。研究了不同质量流速、进口温度和热流密度对对流换热系数和空泡份额的影响,并分析了它们对传热恶化的影响。     

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By using Fluent software with the Eulerian multiphase model and Non-equilibrium boiling model, the subcooled flow boiling heat transfers was numerically simulated in the plain upward vertical tubes under the condition of one-side heating. The influences of the different mass flux, inlet temperatures and heat flux on the heat transfer coefficient, the void fraction and heat transfer deterioration were investigated.     

过载条件下流动沸腾压降振荡的建模与仿真研究

流动沸腾系统中,压降振荡是系统不稳定性的主要型式之一。过载条件下流动沸腾压降振荡缺乏研究。本文采用数值仿真方法,对过载条件下管内流动沸腾的压降振荡特性进行了研究。建立了不同重力条件下压降振荡计算的数学模型,基于此,对过载条件下R134a在2.168 mm水平管内的压降振荡进行了仿真分析,得出了1.41 g、3.16 g(g=9.8 m/s^2)过载条件下的压降振荡特性及其引起的流量振荡、流体温度振荡和壁温振荡,并与对常重力(1 g)下的压降振荡特性进行了对比。结果表明,随着重力增加,流动特性N曲线的负斜率段缩短;一定条件下,当过载增加时,系统从稳定状态趋于不稳定状态。     

VOID FRACTION MEASUREMENT IN SUBCOOLED FORCED CONVECTIVE BOILING WITH REFRIGERANT 12

Abstract

This article presents investigations and results of void fraction and pressure drop of dichlordifluormethane (CCl₂ in forced convective, subcooled boiling. The data were taken at different heal fluxes in a 12- to 25-bar pressure range, the mass fluxes have been varied from 500 to 3000 kg/ m2 s with an inlet subcooling in the range from 10 to SO K. The experiments have been conducted in an annular test channel with a 0.016-m inner diameter and a 0.03-m outer diameter. The inner tube of the annulus was heated by direct current. The void fraction data were gauged with a γ -densitometer and a specially designed impedance void meter. The experimental results reveal that the void fraction is nearly constant from the onset of nucleation boiling to a subcooling of about δ T = 10 K. A method for predicting the void fraction based on the drift flux model will also be presented.