热管吸液芯的研究进展

文中对热管内吸液芯的研究进展进行了阐述,着重从对热管传热性能起主要影响作用的比表面积、孔隙率、渗透率、有效毛细半径、密度、有效导热系数等结构参数方面进行了分析,最后介绍了多孔泡沫金属这一新型的热管吸液芯,并指出了今后的研究方向.     

环路热管吸液芯毛细抽吸特性研究

采用计算机记录毛细抽吸量实时变化曲线的方法,研究了环路热管吸液芯对不同工质的毛细抽吸特性,结果表明所有的吸液芯毛细抽吸过程均可分阶段采用玻耳兹曼方程进行描述,其误差在启动阶段和稳健抽吸阶段分别在5%和1%以内。工质的表面张力越大、密度越大,吸液芯的毛细抽吸量就越大;工质的表面张力越大、黏度越小,毛细抽吸速度越大。对孔隙率为45%～56%的吸液芯进行毛细抽吸实验发现,随着孔隙率的增大,抽吸速度和毛细抽吸量均随之增大,可见适当提高吸液芯的孔隙率有助于提高环路热管的性能。     

三维多孔吸液芯毛细特性孔隙尺度格子Boltzmann模拟

通过改进后的QSGS方法构造了三维复杂多孔吸液芯结构,采用格子Boltzmann方法和GPU并行算法,数值模拟了孔隙尺度下多孔吸液芯毛细抽吸两相传输动态特性,并探讨了表面润湿性和孔隙率对两相界面分布和毛细性能的影响.研究结果表明,对于三维复杂结构多孔吸液芯,毛细抽吸过程中两相界面不规则性、分布不均匀性程度较大,孔尺度效...     

烧结铜粉吸液芯毛细性能研究

本文通过实验和数值计算对均热板内烧结铜粉吸液芯的孔隙率、体积收缩率、渗透率、毛细性能等开展研究,实验样品包括烧结的10组(50个)单粒径铜粉吸液芯和8组(24个)复合粒径铜粉吸液芯,分别开展了渗透率实验和毛细上升红外测试实验,通过渗透率实验结果与计算结果对比分析,验证了计算的准确性;采用计算有效毛细半径作为吸液芯的实际有效毛细半径,计算了吸液芯的毛细性能因子,分析了铜粉粒径对于各参数的影响。     

具有树形流道双孔隙率多孔介质渗流特性研究

设计具有合适孔道结构的吸附剂能有效提高吸附过程的效率。本文根据构形理论将树形流道嵌入到多孔介质基质中,构建了高渗透率的双孔隙率多孔介质。计算了树形流道内的无量纲压降分布、流道体积分数和渗透率随分叉级数的变化趋势。并利用双孔隙率多孔介质渗流模型计算了该多孔介质的有效渗透率。与并列直管道相比,树形流道在较大的分叉级数下具有更小的压降;树形流道的嵌入能够有效提高多孔介质的有效渗透率。     

随机四参数法生成多孔介质及渗流模拟

本文基于多孔介质内流动的广泛应用背景,模拟了多孔介质渗流。采用随机四参数生长法生成了多孔介质模型,并对模型中的微小固相进行了过滤处理。将随机四参数生长法生成的多孔介质结合格子玻尔兹曼方法D2Q9模型模拟了压力驱动的多孔介质中的渗流。通过将模拟结果与著名的CK理论公式的计算结果进行比较,发现在孔隙率高时误差较小(φ=0.9时,误差约为6%)。研究表明在高孔隙率时采用文中的方法得到的多孔介质渗透率及孔隙尺度的流动结果较为准确。     

固-液相变糊状区的格子Boltzmann研究

为深入探讨固-液相变材料在相界面内(糊状区)的流动和传热对固-液相变过程的影响,本文基于"焓-多孔介质"模型,提出研究糊状区的"多相流-多孔介质"两区域复合模型,将糊状区的高含液率视为多相流区域,而低含液率区域视为多孔介质,采用格子Boltzmann方法对固-液相变糊状区的流动和传热过程进行研究.重点讨论了相变温度半径,不同高、低含液率区的分界点γ_(tr)对糊状区的发展、迁移以及对相变过程的影响.研究结果表明糊状区厚度随相变半径的增大而增加,进而影响相变过程中流动和换热;对比复合模型的不同高、低含液率分界点γ_(tr)时和单纯多孔介质模型时的糊状区的边界、流动和换热情况,表明将糊状区高液相率区采用多相流模型进行分析,可以正确反映出高含液率区域内固相微粒随液相流动的特性及其对相变过程的影响。     

温室内多孔蓄热墙传热与流动特性

本文采用一维稳态饱和多孔介质能量双方程模型,对温室内多孔蓄热墙的传热与流动特性进行了研究.结果表明:多孔蓄热墙的固体骨架与空气之间的换热取决于空气的入口流速、多孔材料的孔隙率、渗透率和固体骨架的导热系数,由于多孔蓄热墙接受的太阳辐照是不均匀的,因此推荐采用具有不同孔隙率的新型复合多孔蓄热墙,以减少这种不利的影响.     

沉降分布孔隙率多孔介质模型及数值研究

研究沉降分布孔隙率多孔介质流动和传热,根据"O"形圈理论和现场测定确定孔隙率系数,建立坐标方向孔隙率分布函数;考虑流体密度变化,并引入Brinkman-Forchheimer的扩展Darcy模型,能量方程采用界面连续条件,建立沉降分布孔隙率多孔介质流动和传热求解模型.采用差分法对模型进行离散化,应用高斯-赛德尔方法迭代求解.数值分析表明:沉降分布孔隙率条件下多孔介质内流体流动速度在壁面附近较大,中心部位较小,壁面附近孔隙率的增大使得低流速区域减小,较高流速区域增大;当孔隙率小值时,温度按线性减小;当孔隙率大值时,温度在高低温壁面附近迅速减小,在中部减小较缓,热量按导热和对流共同传递;孔隙率增大能使平均怒谢尔数增大,对流换热作用增强.     

肾器官多孔参数的测定温度场重构

首先通过实验测定了肾脏作为多孔介质的两项最基本的特性参数孔隙率和渗透率。结果表明,猪肾脏的孔隙率为Φ=15.64%,渗透率为K=14.5μm~2。利用血管铸型对肾脏的动静脉血管和肾脏外形进行三维重建得到肾脏的物理模型,以管内非线性流动模型和多孔介质模型相结合的方式,对肾脏冷灌注过程的三维温度场进行重构。将模拟结果与实验结果对比,探索冷刺激作用下,降温作用引起的肾脏热力学响应,并对温度场模拟结果进行了分析。     

低温回路热管吸液芯渗透率测试及分析

低温回路热管的吸液芯是由不锈钢粉末烧结成的多孔结构,为低温工质的循环流动提供动力。渗透率是吸液芯重要的性能参数,决定液体径向流过吸液芯时的压降。本文介绍了以达西定律为理论依据的测量渗透率实验系统,采用无水乙醇作为工质在室温下进行实验,用高压氮气对液体施压,推动液体加速流动,改变驱动压力得到不同的质量流量来分析计算渗透率。本文分析了在层流范围内驱动压力与渗透率的关系,最终获得比较准确的渗透率数值。     

非固结多孔介质干燥的双尺度孔道网络模型与模拟

以农产品颗粒物料中常见孔隙直径范围(10~(-4)～10~(-3) m)的非固结多孔介质为研究对象,运用孔道网络方法和传递过程原理等知识,建立了考虑骨架吸湿、汽相对流、温度梯度和孔道结构特征等因素对干燥过程影响的非固结多孔介质双尺度孔道网络干燥模型,并进行了相应的干燥实验.模拟与实验结果表明:该模型可有效模拟非固结多孔介质的干燥过程;非固结多孔介质的孔隙率、直径(包括粒径与孔径)分布对干燥的影响十分显著,孔隙率越大,物料干燥越快,达到相同湿含量干燥所需时间越短;直径分布的不均匀程度越高,干燥所需时间越长,物料湿含量分布的差异也越大。对于窄筛分农产品颗粒物料,进行干燥计算时可以采用同一直径分布代替实际分布.     

非饱和多孔介质内毛细驱动流动分析

将非饱和含湿多孔介质层内液体饱和度当量为无量纲的液层厚度,在多孔层内发生相变时其分布规律直观地反映相变传热能力从而预示临界热流(CHF)的发生.计算结果显示,多孔层中心处最容易出现干涸而导致CHF;残余饱和度和孔隙率越大,越不容易出现CHF;饱和度分布形状(液层形状)主要受输入热流密度和孔隙率的影响,热流越小、孔隙率越大就越平缓.     

基于分形几何的非饱和多孔介质热流映射关系

基于分形几何建立了非饱和多孔介质热传导和气液两相渗流的孔隙尺度模型,研究并提出了传热与渗流的映射关系。结果表明非饱和多孔介质的热流特性取决于介质孔隙率、孔隙尺度限、孔隙分形维数、迂曲度分形维数和液相饱和度。孔隙结构固定时,液相相对渗透率与有效热导率均随着液相饱和度的增加而提高,气相相对渗透率则随着饱和度的增加而降低,因此液相和气相相对渗透率与有效热导率分别呈正相关和负相关;液相饱和度不变且孔隙结构发生变化时,液相和气相相对渗透率与有效热导率分别呈负相关和正相关。非饱和多孔介质的相对渗透率与有效热导率满足二次函数关系,热流映射关系对于理解其传热传质机理和预测输运特性具有重要的意义。     

热-流-固耦合作用下页岩气储层渗透率的演化机制

为了研究热-流-固耦合作用下页岩渗透率的演化机制,考虑热解吸、有效应力和热膨胀对页岩渗透率的影响,提出了页岩的有效应力-渗透率模型,该模型能够分析吸附应变和热膨胀应变对页岩渗透率的影响机制。基于该模型和多孔介质弹性理论,建立了单轴应变条件下页岩气储层的热解吸渗透率模型,该模型能够探讨页岩渗透率随温度和孔隙压力的演化规律。利用室内实验观测的页岩岩样渗透率实验数据,验证了该模型的有效性和准确性。结果表明：(1)热解吸渗透率模型能较好地拟合恒压变温条件下的Marcellus页岩渗透率。(2)探讨了恒温条件下页岩渗透率随孔压的演化机制,发现恒温条件下渗透率的演化规律呈“U形”,温度越高,渗透率随孔压下降的反弹现象越不明显。(3)分析了恒压条件下页岩渗透率随温度的演化机制,发现恒压条件下渗透率随温度的演化规律呈“倒U形”,孔隙压力越大,温度对渗透率的影响越小。(4)分别在恒温和恒压条件下对热解吸渗透率模型进行敏感性分析,发现泊松比越大,渗透率比值梯度越大,孔隙体积模量越大,渗透率比值梯度越小。恒压条件下,当线胀系数大于临界值或朗缪尔体应变小于临界值,渗透率的演化规律不呈现“倒U形”。恒温条件下,...     

孔隙率和渗透率对LHP主芯性能影响研究

毛细多孔芯的结构参数对环路热管(LHP)主芯中的流动和传热有着重要影响.通过发展一个综合考虑了热传导、对流和蒸发多种传热效应的模型,以及利用数值模拟易于独立改变参数的特点,研究了孔隙率和渗透率这对参数组合对LHP主芯内部流场和性能的影响.模拟结果在一定范围内是合理的,且对于LHP实验研究和工程应用具有一定的参考意义.     

多孔薄层强化竖管外壁凝结换热的理论研究

1前言在壁上涂以极薄多孔层以强化凝结换热的问题很少研究过。目前，只有几位学者对恒壁温的短平壁进行了初步的研究［‘－‘l，而对坚圆管尚未见有人研究。为密切与实际应用相结合，我们对具有涂层的变壁温的长竖管进行了理论和实验研究，本文就理论问题进行了探讨。2理论模型及数值计算多孔薄层很薄，故凝液膜边界层被分成两层：内层（多孔薄层液膜层）和外层（纯液膜层）。系统简图如图1。坚管外壁上喷涂上一层导热率较高的多孔介质薄层。厚度为h，热导率为k。，孔隙率为。，渗透率为Kp，管长为L，壁温为几，蒸汽饱和温度为Ts，凝液膜…     

多孔介质中含溶解反应的互溶驱替过程格子Boltzmann研究

采用格子Boltzmann方法研究了孔隙尺度下多孔介质内含流固溶解反应的互溶驱替过程,重点研究了被驱替流体与驱替流体黏性差异较大的情况下,溶解反应引起的多孔介质内部结构变化对驱替过程的影响;定量分析了不同达姆科勒数及佩克莱数下多孔介质孔隙率和驱替过程驱替效率随时间的演变.研究结果表明:达姆科勒数较大时,溶解反应的发生会在多孔介质内部生成虫洞,导致一部分被驱替流体不能被波及,驱替流体沿虫洞离开多孔介质,造成驱替效率的减少.在此基础上,随着达姆科勒数的增大,孔隙率变化越大,生成的虫洞越宽,最终驱替效率变大,但仍小于无溶解反应时的驱替效率;随着佩克莱数的增大,指进增长速度越快,孔隙率变化越小,驱替效率越小.     

金属泡沫内固-液相变数值模拟研究

本文利用多孔介质的体积平均模型,建立了金属泡沫内固-液相变的两方程数学物理模型,该模型考虑了熔化液态石蜡自然对流的影响、石蜡与泡沫局部非热平衡效应。模拟研究了熔化过程中不同泡沫孔隙率下液态石蜡内部的速度场、相界面位置随时间的变化规律,通过研究石蜡温度场和泡沫温度场的差异,证实了采用两方程模型的必要性。     

金属氢化物放氢过程数值分析

通过分析外壁处有恒温热源条件下贮氢合金放氢过程的传热现象,建立多孔介质的传热模型,研究分析了真空烧结的多孔贮氢复合材料放氢过程中温度场和速度场变化规律．计算结果表明,当反应焓变小于外界传入的热量时,温度逐渐上升．由于从内壁到外壁热阻很大,导致靠近内壁处温度难以上升,氢气也就难以释放,故为提高合金利用率,须减小传热间隔,并适当提高初始温度。氢气流速刚开始时大,很快趋于平稳．孔隙率对温度分布和流速影响很大,孔隙率越大,则气流速度更平缓易于控制,但使合金含氢量减小．选取合适的贮氢合金孔隙率对金属氢化物放氢过程较为关键．