含油纳米制冷剂沸腾中纳米颗粒相间迁移特性预测模型

为了评估纳米颗粒对沸腾传热的影响效果和采用纳米制冷剂的制冷系统长期运行稳定性,提出了含油纳米制冷剂沸腾中纳米颗粒相间迁移特性预测模型,通过模拟气泡的脱离和上升过程、纳米颗粒的运动、纳米颗粒与气泡的黏附、气液交界面上纳米颗粒的脱离,最终得到纳米颗粒的迁移量.该模型能够反映热流密度和加热容器几何结构等因素对纳米颗粒迁移特性...     

纳米颗粒悬浮液池内泡状沸腾的实验研究

本文对纳米颗粒悬浮液在平壁面上池内沸腾进行了实验研究。实验用的纳米粒子为26 nm的铁粉和13 nm的三氧化二铝纳米粉末,基液为去离子水。分别配成体积浓度为0．1％, 1％和2％的悬浮液。实验结果表明,纳米悬浮颗粒对液体沸腾换热过程的影响会随着纳米颗粒性质,颗粒浓度及热流密度大小的不同而出现不同的效果;加入纳米颗粒后, 对基液沸腾换热的影响存在着两个相反的作用机制,它们分别为:纳米颗粒增强了液体内部的热量迁移能力(热物性的影响)和改变了加热面的表面结构特性(加热面特性的影响)。     

浓悬浮液中纳米SiO_2团聚体的渗透率

本文基于悬浮液中渗透性颗粒的短时扩散动力学理论,采用低相干光纤动态光散射方法,测量了相同粒径的纳米SiO_2团聚体在不同体积分数时的扩散系数,利用扩散系数随渗透率的变化关系得到纳米SiO_2团聚体的渗透率.结果表明:恒温条件下,具有一定渗透率的团聚体颗粒扩散得比硬球颗粒快.实验测量得到的团聚体渗透率与采用photoshop CS6对团聚体SEM图像进行处理计算得到的渗透率符合较好.     

吸附作用在纳米颗粒悬浮液换热强化中的试验与机理研究

本文通过测量SiO_2纳米颗粒在不同工质、不同浓度的悬浮液在不同温度下的导热系数,结合了液氮冷冻、切割并在断面上复形的技术,并利用电镜观察了纳米颗粒在液体中的分布、团聚和液体与之的亲和性。着重分析了纳米颗粒悬浮液中SiO_2纳米颗粒与液体的亲和性对悬浮液导热性能影响的机理。文中提出了SiO_2纳米颗粒的表面吸附层和在作布朗运动时出现”微对流”而使悬浮液换热强化。     

纳米颗粒对沸腾活化核心密度的影响

根据实验所得沸腾曲线,对纳米颗粒悬浮液进行稳态数值模拟,计算了不同过热度下活化核心的密度.计算结果表明一对于不同浓度的纳米颗粒悬浮液,在考虑了其物性变化对沸腾传热的影响外,颗粒的加入对活化核心密度产生的影响是主要的因素,并且影响效果随颗粒浓度的变化不呈单向趋势.     

电场对注入气泡和沸腾气泡影响的实验研究

本文主要研究了直流电场对冷态注入氮气气泡和R113沸腾气泡行为的影响.利用高速摄像机拍摄了冷态注入气泡和热态沸腾气泡在不同场强作用下的实验图像,并对气泡的脱离进行了定量分析.实验结果表明:注入氮气气泡和沸腾气泡沿电场方向显著伸长,其脱离长径比随着场强升高而增大,并且电场对沸腾气泡伸长行为的影响更显著.此外,注入气泡和沸腾气泡的脱离体积随着场强增大都具有减小的趋势,而且注入气泡体积随场强减小的行为更明显.     

微重力下光滑表面上FC-72的池沸腾实验研究

本文利用小尺度光滑芯片(10 mmxl0 mmx0.5 mm),通过控制加热电流方法,在北京落塔进行了持续3.6 s有效微重力时间的过冷池沸腾实验研究.在低热流和中等热流区,微重力条件下可以观察到稳态或准稳态池沸腾现象,传热特性基本维持不变;在中等热流区域,气泡的横向合并会引起合并后的大气泡表面剧烈震荡,进而引发合并大...     

环形小通道内过冷沸腾的气泡行为研究

本文对去离子水在竖直环形小通道内流动过冷沸腾时的气泡行为进行了可视化研究,观察到了气泡在流动沸腾过程中的生长,合并,脱离,滑移及气泡脱离壁面后的运动等现象,并结合气泡动力学理论模型及气泡滑移模型,对实验结果进行了对比分析,总结了本实验通道中气泡行为的特性。     

纳米颗粒悬浮液热物性及颗粒比热容尺寸效应

运用有效介质近似与分形理论描述纳米颗粒团聚体空间分布,同时考虑颗粒尺寸效应及表面吸附作用,建立起 纳米颗粒悬浮液有效导热系数预示模型,结果与实测数据相符。从弹性介质假设出发,简化声子色散关系并考虑表面软化 作用,建立起纳米颗粒比热容理论模型,提出尺寸效应参数,结果与实验数据符合较好。     

竖直矩形通道内液体流动

通过对沸腾气泡在液体中的受力分析,建立了沸腾气泡长大过程的动力学方程;进而获得了沸腾气泡的生长速率与脱离直径的计算方法.采用图象捕集与处理系统,对竖直矩形通道内液体流动沸腾气泡长大与脱离行为进行实验测定,结合模型求解,获得了气泡生长速率、气泡脱离直径、气泡与加热壁面的接触角等参数随操作条件的变化;由模型计算所得的气泡脱离直径与实测值较为符合.     

非均匀孔隙内加热丝上的沸腾核化现象

本文利用可视化实验台对非均匀孔隙内加热铂丝上的沸腾核化和气泡动力学特性进行可视化观测,分类整理和对比分析了不同条件下的实验现象。实验表明,非均匀孔隙内加热丝上的沸腾核化具有空间区域性,气泡动力学特性包括界面传递、干涸与湿润过程在不同特征区域,如角缝区、稀疏区和密集区呈现出各自特征。     

核态沸腾中汽泡动力学及传热机理分析

汽泡的传热及生长特性研究对于揭示核态沸腾的机理具有重要作用。本文介绍了利用高速摄像技术对核态沸腾中汽泡生长及运动现象进行实验观测,并用高速数据采集系统记录汽泡一个生长周期不同阶段的热流密度的方法。在不同的过冷度及壁面温度条件下,观测了汽泡的生长、周期性滑移、颈化和脱离现象。计算并绘制出不同条件下一个汽泡生长周期内的热流密度曲线,与汽泡图片相对应,分析并讨论了造成这些现象的机理。     

Effect of Bubble Contact Diameter on Bubble Departure Size in Flow Boiling

The growth and departure of bubbles on a vertical heated wall of an annular channel in flow boiling were observed by a high-speed camera, and the bubble contact diameter and bubble departure diameter were measured. It was found that bubble departure diameters were different among different nucleation sites in the same boiling area (same test condition, same surface roughness). Force balance on a single bubble attached to the heated surface was also analyzed to explain this phenomenon. The theoretical research results show that bubble contact diameter has a significant influence on bubble departure diameter, and the corresponding departure diameter is larger as the bubble contact diameter is larger. This agrees with the visual experimental results.     

The interaction of shockwaves with a vapour bubble in boiling histotripsy: The shock scattering effect

Boiling histotripsy is a High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) technique which uses a number of short pulses with high acoustic pressures at the HIFU focus to induce mechanical tissue fractionation. In boiling histotripsy, two different types of acoustic cavitation contribute towards mechanical tissue destruction: a boiling vapour bubble and cavitation clouds. An understanding of the mechanisms underpinning these phenomena and their dynamics is therefore paramount to predicting and controlling the overall size of a lesion produced for a given boiling histotripsy exposure condition. A number of studies have shown the effects of shockwave heating in generating a boiling bubble at the HIFU focus and have studied its dynamics under boiling histotripsy insonation. However, not much is known about the subsequent production of cavitation clouds that form between the HIFU transducer and the boiling bubble. The main objective of the present study is to examine what causes this bubble cluster formation after the generation of a boiling vapour bubble. A numerical simulation of 2D nonlinear wave propagation with the presence of a bubble at the focus of a HIFU field was performed using the k-Wave MATLAB toolbox for time domain ultrasound simulations, which numerically solves the generalised Westervelt equation. The numerical results clearly demonstrate the appearance of the constructive interference of a backscattered shockwave by a bubble with incoming incident shockwaves. This interaction (i.e., the reflected and inverted peak positive phase from the bubble with the incoming incident rarefactional phase) can eventually induce a greater peak negative pressure field compared to that without the bubble at the HIFU focus. In addition, the backscattered peak negative pressure magnitude gradually increased from 17.4 MPa to 31.6 MPa when increasing the bubble size from 0.2 mm to 1.5 mm. The latter value is above the intrinsic cavitation threshold of –28 MPa in soft tissue. Our results suggest that the formation of a cavitation cloud in boiling histotripsy is a threshold effect which primarily depends (a) the size and location of a boiling bubble, and (b) the sum of the incident field and that scattered by a bubble.     

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．     

混合工质过冷核化沸腾气泡行为特性

本文采用控制热流密度方式对乙醇和水二元混合物在直径0．1 mm铂丝上过冷沸腾核化进行可视化实验观察, 分析不同混合比、热流密度下过冷沸腾核化实验现象。实验证明,小气泡射流是混合工质沸腾换热中主要的换热形式,并且其形态具有多样化,如连续射流、间断射流、离散射流、非常规射流、分叉射流等。