快速瞬态核化沸腾的实验研究与理论分析

在综述了国内外在瞬态核化沸腾相变传热的实验研究及理论分析进展的基础上,对脉冲激光加热下的金属薄膜附近液体中的快速瞬态沸腾现象进行了实验研究,利用脉动核化理论(FluctuationNucleation Theory)对其进行了理论分析.并针对实验件结构建立其导热模型,对沸腾前后的温度变化做了数值模拟并同实验测量结果进行了比较,得到一些有意义的结果.     

热虹吸管间歇沸腾频率的研究

本文通过定性观察，实验测量和理论分析研究了热虹吸管内间歇沸腾这一重要现象。提出间歇沸腾的频率是一个关键的物理量，并对其进行了理论和实验分析，得到了间歇沸腾频率的理论关系式。在对间歇沸腾频率的各个影响因素分析的基础上，对理论关系式进行了修正和简化，得到了工程上实用的计算间歇沸腾频率的半经验关系式。本文的研究结果为判别热虹吸管内流型和传热方式提供了依据，为进一步研究管内换热打下了基础。     

沸腾液体的平衡温度的研究

研究恒热流壁面条件下沸腾液体的平衡温度问题，得到了沸腾液体饱和温度与热流率，沸腾液体质量和换热面等因素的关系，理论研究结果与实验结果一致。     

固体颗粒强化液体沸腾换热和抗垢特性的研究

在加热面上添加一定量的固体颗粒，可以使沸滕换热强化，本文在毫米级和纳米级颗粒直径范围内，对添加固体颗粒后的 体泡状沸腾换热和抗垢特性进行了系统的实验研究，对其强化换热机理进行了理论分析，实验结果表明，沸腾换热强化效果与固体颗粒直径，初始颗粒层高度以及沸腾热流密度有关，流化颗粒具有较好的抗垢作用，根据“类汽泡运动”所建立的流化颗粒强化沸腾换热的容积对流模型，可以较好地反映流化颗粒强化沸腾换热的物理机制，模型的计算结果与实验值吻合较好。     

烧结型多孔表面管沸腾换热优化设计方法研究

本文根据多孔表面沸腾换热的改进模型,在文[12]的初步研究的基础上,对烧结型多孔表面沸腾热的优化设计方法进行了进一步的实验研究和理论分析,提出了以δ/d_p作为优化设计的几何特性参数,并指明δ/d_p是沸腾工质、多孔层材料物性及沸腾温差ΔT_B的函数。根据所收集到的实验数据及作者的实验结果,提出了优化设计的概念与方法,并整理出适用于R—11、R—12、R—22、R—113及R—114的大空间核沸腾的优化设计关联式,与实验数据比较,其相对偏离度一般不超过±10%,可供工程设计使用参考。     

Experimental Analysis on Non-thermoequilibrium in a Natural Circulation System

给出自然循环系统中欠热沸腾及闪蒸的分析及实验研究结果。实验在５ＭＷ核供热堆的模拟实验回路上完成。分析采用了四方程一维两相流漂移模型。用Ｃｌａｕｓｉｕｓ－Ｃｌａｐｅｙｒｏｎ方程计算上升段中汽泡闪蒸起始点。进口欠热度及系统压力作为变化参数。为了便于比较，也给出了仅采用饱和沸腾模型的结果。研究表明欠热沸腾及空泡的闪蒸对空泡分布及系统循环流量有很大影响，且系统压力越低，欠热沸腾及闪蒸的影响越大，在很宽的进口欠热度条件下加热段中只发生欠热沸腾。计算结果与实验值吻合得很好。此研究结果对于丰富和发展两相流理论，对自然循环两相流系统，特别是对以自然循环方式运行的低温核供热反应堆有重大意义。     

纳米流体沸腾模型中某些物理参数的理论探讨

纳米流体核态沸腾理论预测模型的缺乏阻碍了其作为高效换热介质在工业系统中的应用。为实现对纳米流体核态沸腾的准确预测和计算,该文在现有实验基础上对纳米流体核态沸腾的特有现象进行了机理分析,建立了一系列的封闭方程来修正和完善经典的壁面热通量拆分模型,将模拟结果与纳米流体及纯工质核态沸腾的实验数据进行了对比,对模型中的一些物理参数进行了理论探讨。研究表明:采用壁面热通量拆分模型模拟纳米流体核态沸腾的关键在于准确模拟纳米包覆层对汽泡成核、生长及脱离规律的影响,特别是要准确把握壁面润湿性及壁面形态变化对核态沸腾特征的影响。     

微槽表面对临界热负荷强化作用的实验与理…

研究了微型板表面流动沸腾临界热负荷，考察了微型槽结构对临界热负荷及过渡沸腾的强化作用的影响，提出了分析表面微型槽强化机理的物理模型，从理论上预示其强化效果，理论和实验结果极好地一致，并证实微量槽结构可明显提高加热平板的临界负荷，强化过渡沸腾传热。     

电场极性对池沸腾换热影响的机理

对电场极性影响池沸腾换热的机理进行了理论分析和实验研究。在实验中,换热面为一平板并接地作为0电极,高压电极为平行于换热面的线状电极。实验结果表明,正电压下的强化换热效果优于负电压下的强化换热效果。这是由于施加正电压时不会有阴极发射电子现象,而施加负电压会有阴极发射电子现象,阴极发射电子削弱了电场对沸腾换热的作用。     

池沸腾传热基础理论新视角探讨

以平衡热力学为基础的单个活化核心的成核理论、以单个汽泡为基础的汽泡动力学理论和以线性叠加为基础的池沸腾传热模型是经典沸腾传热理论的基础．本文用动力学过程直接参与热力学过程而导致沸腾形态演化的观点,分析复杂沸腾系统的非线性和随机性,指出沸腾系统是存在自组织作用的耗散结构系统,非线性相互作用是产生复杂沸腾现象的根源,并提出计算核态沸腾传热的新思路．本文从实际的沸腾现象出发,试图从更广和更深的层次上拓宽传统的沸腾理论     

脉冲宽度及质量流量对微尺度流动沸腾的影响

对通过微机械加工技术制成的微芯片进行微尺度过冷流动沸腾现象的研究,分析了脉冲宽度及质量流量对沸腾起始时间的影响.所用Pt微加热器尺寸为140 μm×100 μm,试验过程选用了6个脉冲宽度（0.05、0.10、0.20、0.60、1.00和2.00 ms）及5种质量流量条件（45、90、135、180和225 kg/(m3·s)）,结果表明：脉冲宽度和质量流量对绝对沸腾起始时间影响不大;通过试验数据得到不同脉冲宽度下各个区域的转变关系式,以及对本试验最有效的脉冲宽度为0.20 ms.     

脉冲加热下微尺度表面流动沸腾

利用微机电系统(MEMS)加工技术,在梯形微通道内集成特定形状(60 μm×100 μm)的Pt微加热器,通过改变脉冲加热电压及水的流速,采用高速摄像机观察并记录微加热器表面的流动沸腾现象,根据脉冲宽度2 ms下不同流速及热流时微加热器表面的核态沸腾及膜态沸腾现象得到了沸腾流型图.结果表明：在一定流速条件下,随着微加热器的热流增加,核态沸腾及膜态沸腾相继出现在微加热器表面,且核态沸腾开始向膜态沸腾转变;同时,增加水的流速,可使微加热器上发生核态沸腾及膜态沸腾所需的热流量增大.     

电场作用下单气泡行为的可视化

为进一步探索电场强化沸腾换热的机理,利用高速摄像机研究绝热条件下注入到静止变压器油中的氮气泡在电场作用下的行为,获得了在不同电场作用下气泡形态成长的实验图像,并分析了电场作用下气泡的长径比、脱离体积和脱离周期随电场的变化关系。实验研究表明:随着电场强度的增大,气泡的长径比变大,脱离体积变小,脱离周期变短。电场中气泡行为的改变主要取决于电场强度和电极距离。外电场作用促进了注入气泡从小孔的脱离。     

脉冲方波作用下印制电路板互连系统的击穿特性

通过脉冲直接注入法,研究了印制电路板(PCB)互连系统在脉冲方波作用下的击穿损伤特性,并根据试验结果对脉冲方波作用下的PCB互连系统进行了绝缘性能评价.性能评价中利用了试样的击穿行为符合威布尔分布模型的特点,通过统计分析方法,得到试样在不同电极间距以及注入脉冲宽度时的累积失效概率曲线.研究结果表明,当在PCB平行互连线间注入方波脉冲时,其线间击穿场强随线间距离的增大而减小,且变化趋势存在两个明显的阶段,同时击穿场强也随注入脉冲宽度的增大而减小.比较击穿前后的微观形貌特征和击穿场强的变化趋势发现,具有特定结构特征的PCB平行互连线间的击穿行为属于“固-气”复合介质的击穿,且绝缘强度不可恢复.另外,通过威布尔统计方法,对击穿数据进行分析处理,可以得到该类器件在不同状况下的累积失效率曲线,从而为该类器件在方波脉冲下的绝缘性能评价研究提供重要参考.     

激光层裂技术测量涂层与基体结合强度研究

激光层裂法测量涂层结合强度是近年来新发展的一种方法 文中介绍了该方法检测的基本原理与实验方法 ,并对该测量方法的几个关键技术 ,即应力波生成与传播的数学模型、约束层与能量吸收层对应力波形的影响、应力波形的测量与临界值的判定 ,进行评述 并讨论了该技术的研究进展     

纳米颗粒悬浮液池内泡状沸腾机理

研究了添加不同性质、不同体积浓度的纳米颗粒后对液体池内泡状沸腾换热的影响和相应的物理机制,并对3种不同体积浓度的Fe及A l2O3纳米流体进行了池内沸腾的实验研究.分析表明:纳米颗粒的加入,将增加液体的有效导热系数和粘度,降低基液的表面张力;另一方面,由于部分纳米颗粒会在加热表面形成沉积,改变了加热表面活化凹坑的尺度及分布,从而对成核和气泡成长过程产生影响.因此,纳米流体池内泡状沸腾传热强化与否,是多种因素综合作用的结果.实验结果证实了上述分析.根据“对流汽化”模型给出了去离子水与体积分数为2?纳米流体沸腾换热关系式,与实验值符合较好.     

模糊数学在自然循环欠热沸腾起始点研究中的应用

运用模糊数学的聚类分析法,对自然循环欠热沸腾起始点的实验和计算数据准确性进行考核,以选择同类准确数据,并判定公式的计算准确率。通过隶属度的确定和模糊的判决方法运算,分析自然循环欠热沸腾起始点的实验误差,以便对实验公式的修正系数做出合理准确的判定,取得置信度较高的结果。结果表明,模糊数学的应用使自然循环欠热沸腾起始点分析得到一种符合实际和较为准确的描述,该方法是一种有前途的可开发数学方法。     

卤代丙烷的沸点与分子结构的关联及预测

探讨了卤代丙烷沸点的变化规律，发展了一种直接根据分子结构信息计算和预测卤代丙烷沸点的方法，对53种卤代丙烷的计算结果表明，点算值与实验值的一致性令人满意，平均误差1．18％，本文方法的提出，不仅在一定程度上揭示了卤代丙烷沸点与分子结构之间的定量关系，而且为工程上提供了一种预测卤代丙烷沸点的有效方法。     

溴化锂水溶液在真空下池沸腾换热的实验研究

介绍了溴化锂水溶液池沸腾换热的实验装置,以及溴化锂水溶液在真空条件下的池沸腾换热性能。实验研究结果表明：压力对池沸腾换热有一定影响,且随溶液浓度不同而有所不同;浓度对池沸腾换热有明显影响,且随压力提高,影响增大;管束对池沸腾换热有增强效应,水平管束的沸腾换热系数明显高于单管的沸腾换热系数。     

平板滞止区内水-氧化铜纳米流体的喷流沸腾传热特性

对高温平板滞止区内水-氧化铜纳米流体圆形喷流冲击沸腾的核态沸腾特性和临界热流密度(CHF)进行了系统的稳态实验研究,考察了纳米颗粒质量分数、流速、过冷度等系统条件对喷流沸腾和CHF的影响,建立了预示核态沸腾的经验型方程.研究结果表明:水基纳米悬浮液的喷流沸腾换热特性与水相比大幅度降低,但CHF有较大增加;沸腾特性的变化主要来源于传热面表面特性的变化.