電子設備的高效散熱問題,促進了窄通道內(nèi)流動沸騰的研究。窄通道內(nèi)的流動沸騰特性很復雜,而臨界熱流密度是防止器件燒毀的重要參數(shù)。機載設備在機動飛行期間會受到不同方向不同大小的過載作用,這將增加通道內(nèi)流動沸騰的擾動。本文在現(xiàn)有的國內(nèi)外研究成果基礎上,通過對過載作用下窄通道內(nèi)汽液兩相流動沸騰和臨界熱流密度特性的實驗研究和數(shù)值模擬,取得了動載、加熱方位、流體進口溫度、質量流速、通道高寬比等對矩形窄通道內(nèi)臨界熱流密度的影響規(guī)律,為機載蒸發(fā)循環(huán)冷卻系統(tǒng)的設計以及氣液兩相流動沸騰和臨界熱流密度特性的研究積累了基礎數(shù)據(jù)。利用旋轉平臺實現(xiàn)了過載的模擬,并搭建了氣液兩相流管路循環(huán)系統(tǒng)。以蒸餾水為工質,采用單側加熱的窄矩形通道,通過改變通道布置方式、旋轉速度、入口溫度、流速等參數(shù)進行了側向過載、逆向過載和加熱方位對流動沸騰臨界熱流密度影響的實驗。對原始實驗數(shù)據(jù)進行處理,分析了發(fā)生臨界換熱時質量流速、實驗段壓降和壁面溫度的變化,研究了入口過冷度、質量流速、過載和加熱方位對臨界熱流密度的影響規(guī)律,并分析了過載作用下沸騰流動不穩(wěn)定性。結果表明:臨界換熱發(fā)生時,壁面溫度急劇增加,有效加熱熱流迅速減小,實驗段壓差明顯增... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

本研究所采用的技術路線圖

圖 2.1 氣液兩相流流型截面分相含率分相含率描述的是通道內(nèi)各相流體以特定計算方式得到的占總體的份額。兩描述分相含率的參數(shù)也會有區(qū)別。在氣液兩相流中，氣相介質含量是指兩相額，分別以下幾種表示方法：質量含氣率、容積含氣率、熱力學含氣率以及含氣率表示單位時間內(nèi)總質量為M的兩相流體流過管道某一橫截面處時氣相額g gg fM MxM M M g 、fM 分別代表氣相質量流量、液相質量流量，單位 kg/s。1f fg fM MxM M M

圖 2. 2 流動沸騰 CHF 機理模型示意圖2.5 沸騰兩相流不穩(wěn)定性2.5.1 沸騰兩相流不穩(wěn)定性分類單相流中存在湍流狀態(tài)，在兩相流中，流動參數(shù)更加復雜，再加上氣相具有可壓縮性，導致流動結構也更加多變，因此驅動兩相流不穩(wěn)定的因素有很多。流動不穩(wěn)定性主要分為兩種類型：靜態(tài)不穩(wěn)定性和動態(tài)不穩(wěn)定性。靜態(tài)不穩(wěn)定性是指在流動狀態(tài)在瞬間擾動后，無法恢復到初始狀態(tài)并且在新的狀態(tài)下達到穩(wěn)定（或是周期穩(wěn)定）的流動工況；動態(tài)不穩(wěn)定性是指在瞬間擾動或者其他驅動作用下，流動一直處于震蕩而無法再穩(wěn)定到某一狀態(tài)。在工程應用領域，沸騰兩相流的流動不穩(wěn)定性對設備的安全和穩(wěn)定運行帶來了很多考驗，是應該盡量削弱和避免的工況。表 2.1 所示是 Boure[53]在之前學者研究和分析不穩(wěn)定性機理的基礎上，劃分了流動不穩(wěn)定性的類型并陳述了各類型的主要特征。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]側載及加熱方位對槽道內(nèi)臨界熱流密度影響[J]. 李岡,宋保銀,張釗,王洪,宋軍輝.  航空動力學報. 2016(01)
[2]側載對矩形通道內(nèi)水流動特性影響的實驗研究[J]. 李岡,宋保銀,張釗,王洪.  制冷與空調(diào)(四川). 2015(03)
[3]加熱方位對流動沸騰臨界熱流密度影響[J]. 李岡,宋保銀,張釗,羅祖分.  制冷學報. 2015(03)
[4]低干度兩相流工質在矩形流道冷板內(nèi)的換熱特性實驗研究[J]. 劉騰,錢吉裕,孔祥舉,曹鋒,束鵬程.  西安交通大學學報. 2015(01)
[5]R32在微細光管內(nèi)流動沸騰的數(shù)值研究[J]. 黃秀杰,吳曉敏,朱禹.  工程熱物理學報. 2014(11)
[6]池沸騰臨界熱流密度及臨界波長的實驗研究[J]. 王偉,全曉軍,鄭平.  熱科學與技術. 2014(02)
[7]R32在水平微細圓管內(nèi)凝結換熱的數(shù)值模擬[J]. 劉納,李俊明.  化工學報. 2014(11)
[8]矩形通道臨界熱流密度計算模型的實驗評價[J]. 盛程,周濤,琚忠云,黃彥平,肖澤軍.  核動力工程. 2014(01)
[9]微槽道納米流體飽和沸騰CHF特性研究[J]. 張瑞達,羅小平,王維.  低溫與超導. 2013(06)
[10]豎直方管內(nèi)兩相流動臨界熱流密度的實驗研究[J]. 郭亞軍,徐應坤,畢勤成,高彬.  西安建筑科技大學學報(自然科學版). 2013(01)

博士論文
[1]過載環(huán)境下細微通道內(nèi)沸騰傳熱與流動特性研究[D]. 許玉.南京航空航天大學 2016

碩士論文
[1]V型凹槽微通道內(nèi)流動沸騰換熱CHF的數(shù)值模擬[D]. 朱靜.江蘇大學 2017
[2]矩形窄通道內(nèi)流動沸騰特性及CHF點的實驗與數(shù)值模擬[D]. 陳沖.江蘇大學 2016
[3]豎直矩形窄流道內(nèi)氣液兩相流流動特性的數(shù)值模擬研究[D]. 趙艷明.重慶大學 2012
[4]微槽道兩相流傳熱特性研究[D]. 鐘艷.華南理工大學 2012
[5]動載作用下管內(nèi)兩相流流動特性實驗研究[D]. 馬良軍.南京航空航天大學 2007
[6]兩相流流量測量技術研究[D]. 許其清.南京理工大學 2004



本文編號：3131892