汽泡底部微液层的观测

本文用激光干涉法,在R113低过冷核态流动沸腾下,观测了小汽泡底部微液层,分析与探讨了实验误差及实验方法本身,实验表明:流动沸腾下,汽泡底部总存在楔形微层,外部主流对之无影响:汽泡在核化点处微层中心附近有干斑,一旦汽泡滑离,干斑不再存在.这一结果对进一步分析沸腾换热中微层的作用有重要意义。     

微尺度核态沸腾换热的汽泡交互作用实验研究

核态沸腾换热是一种高效的换热形式,沸腾机理的研究对强化传热的研究很重要。实验采用微尺度96加热片阵列,通过独立的控制电路,加热独立的各个加热片,使其维持在恒定温度120℃上。利用高速摄像技术分别从汽泡的底部和侧面对汽泡生长及运动现象进行可视化观测,并用高速数据采集系统同步记录汽泡一个生长期间不同阶段的热流密度。实验首先单独加热每个独立的区域,产生单个汽泡,并分析汽泡脱离频率、脱离直径和热流密度;然后通过加热两个相隔一定位置的加热片区域,使得汽泡长到一定大小后能够碰撞、合并为一个新汽泡并最终脱离。这种汽泡交互作用伴随着汽泡的变形、滑移,显著增加了沸腾换热的热流密度和汽泡脱离频率。通过分析每个加热片的热流密度,得出瞬态导热是沸腾换热的主要机理。     

Heat Transfer Enhancement Due to Marangoni Flow Around Moving Bubbles During Nucleate Boiling

Introduction Nucleate boiling has always been an important heat transfer mechanism in many fields, such as energy utilization, manufacturing processes, and chemical processing and nucleate boiling continues to find new applications in many new areas, such…     

Numerical study of flow pattern modulation in a vertical phase separation condenser tube

The passive phase separation concept was proposed to modulate flow patterns for heat transfer enhancement. By the flow pattern modulation, the gas tends to be near the wall and the liquid tends to be in the tube core. Experiment has been performed to verify the fresh idea and the flow pattern modulation mechanism was analyzed qualitatively. This paper focuses on the numerical simulation of the bubble dynamics for a single bubble in the vertical phase separation condenser tube to quantitatively explore the flow pattern mechanism, based on a multiscale grid system and the volume-of-fluid (VOF) method. It is found that: (1) the modulated liquid film thickness can be decreased by 70% compared to that in the bare tube region; (2) the modulated bubble traveling velocity can be doubled, causing the increased liquid velocity and velocity gradient in the annular region to weaken the fluid boundary layer; (3) the significantly increased bubble traveling velocity in the annular region promotes the mass and momentum exchange between the annular region and the core region, and yields the self-sustained pulsating flow in the core region. The above three factors are benefit for the performance improvement of the heat transfer facilities.     

汽泡生成状态对沸腾传热影响的实验研究

就常规沸腾下的汽泡生成状态对沸腾传热强弱的影响进行了实验及机理研究．结果表明：诱发传热表面上汽泡的成核可使沸腾换热强化，相反，沸腾传热减弱．     

浸没燃烧蒸发过程单个气泡传热传质模型

浸没燃烧蒸发器是一种利用高温气体与低温液体直接接触传热的高效蒸发设备,其现有传热传质模型较为繁琐。该文从传质推动力角度出发建立了高温气泡在水中上升过程的传热传质模型,计算结果与文献报道的实验数据、模拟结果基本吻合。利用该模型计算可得出,浸没燃烧蒸发过程中,液体平衡温度随气体初始温度的升高或气泡内初始水蒸汽含量的增大而升高,接触时间在一定范围内的增加使得液体平衡温度随之降低,超出1 s后对液体平衡温度影响不大。     

流化床内浸入水平管束之间距对气泡特性的影响

介绍在不同的运行工况下,利用特制的光偶探头测得流化床内浸入水平骨束之管间距和管径的变化对气泡特性的影响,实验中所用粒子为空心刚玉球(Al_2O_3)。管束采用叉排的方式,间距分别为40,64,80,120(mm);管径分别为32,51,60(mm)。利用本实验回归出的粒子贴壁时间和气泡贴壁时间分率的经验关联式的计算值与实验值进行比较得出,该经验关联式较准确地描述了气泡的分布特性,用之解释了流化床内水平埋管管束换热糸数随间距变化的规律。     

基于数值模拟的气液相界面积计算方法

相界面积对气液两相流中传热、传质、物理化学反应等动力学过程影响重大。为获取这一参数,提出一种根据两相流数值模拟结果计算相界面积的方法。此方法借鉴分段线性重构界面的思想,在各网格单元内以平面近似真实相界曲面,根据目标流体的体积分数及其梯度向量将网格内相界面形貌归为五类,进而采用不同的方法分别计算各类相界面的面积。在铜转炉熔池内两相流数值模拟结果分析中的应用效果表明：该方法能有效提取两相流体系中任意区域的相界面积,从而为体系动力学特征的定量分析提供依据。利用相界面积数据,进一步计算了氧气利用率并识别出熔池内“高效反应区”,计算和识别结果与工程实际吻合,证实了该方法的准确性。     

用数学形态学识别核态沸腾中的汽化核心密度

运用数学形态学提出了一种识别核态沸腾中高热流密度下汽化核心密度的算法．分析了在核态沸腾中,当气泡成长时,由于气泡底部的微液层蒸发,使气泡底部壁面处的温度低于其周围的温度,致使在反映加热壁面温度分布的红外图像中,灰度明显低于其周围像素灰度的像素组成的像素团,即对应于沸腾过程中的汽化核心的位置．该方法避免了气泡合并对汽化核心密度识别造成的困难,可以从红外图像中识别出这些像素团,其数量等于汽化核心的数量,对不同热流密度下的汽化核心密度进行了计算．     

Heat Transfer Characteristics of Wavy-Wall Channels in Micropolar Fluids

IntroductionRecently micropolar fluids have received muchattention since the traditional Newtonian fluids cannot precisely describe the characteristics of fluidswith suspended particles. The theory formicropolar fluids and its extension tothermomicropolar…     

喷雾冷却高热流密度散热传热特性研究

 针对喷雾冷却的高热流散热方式,设计和构建封闭循环实验装置。通过热电偶计算得到发热面的热流密度。通过激光多普勒测速仪(PDA)测量喷嘴的液雾分布、粒径和尺寸。基于气泡动力学与传热学,建立喷雾冷传热特性的理论模型。数值模拟的计算结果显示出喷雾高度对喷雾冷却曲线的影响：随着喷雾高度的增大,喷雾冷却的换热能力升高,与实验结果的变化趋势相同。同样采用数值的方法,给出不同喷雾张角、不同喷雾压力和不同喷雾高度下的换热系数,对喷雾冷却的传热特性进行分析。研究表明,两相区内的喷雾冷却换热能力得到了显著的增强,喷雾冷却存在最佳喷雾高度。     

延迟修正QUICK格式及其在弹状流中的应用

将延迟修正ＱＵＩＣＫ格式应用于数值传热学经典问题进行验证性计算，应用流体体积模型，将延迟修正ＱＵＩＣＫ格式及界面移动施主－受主格式与ＳＩＭＰＬＥＣ算法相结合，计算了垂直管内弹状流泰勒气泡周围的流动特性。通过计算，得到了满足气泡内部压力恒定要求的泰勒气泡形状及其周围流场分布，以及泰勒气泡周围液膜厚度距离的变化规律，并与实验值进行了比较，得到了结果较为理想。     

鼓泡塔中气液两相流与浸没在其中的水平管间的传热研究

本研究对鼓泡塔中气液两相流与浸没在其中的水平管间的对流传热系数进行了实验测定。着重研究了表观气速、液相粘度和液相表面张力对传热系数的影响。实验证明,鼓泡塔内的传热系数与传热管的方位无关,其传热系数可按文献[1]的关联式进行关联。     

波纹管内的流动与传热强化研究

通过数值模拟和实验验证考查了流体在波纹管内的流动与传热情况,研究了不同的流体雷诺数、波形及管径大小对波纹管强化传热性能的影响,探讨了其强化传热机理。研究发现,在湍流范围内,波纹管的强化传热倍数达到相同条件下直管的1.78~3.10倍,且最佳强化效果出现在Re=10000附近;文中拟合出的考虑波形影响的波纹管内传热准则方程,对波纹管的工程设计和应用具有一定的指导意义。     

烟火药水下燃烧高温残渣气泡的动力学模型

为研究烟火药水下燃烧高温残渣与水作用形成的气泡动力学特性,建立了传热、传质数学模型,推导了单个高温残渣气泡的生成模型,计算了生成气泡的半径以及半径的变化率与时间的关系。将计算结果与文献结果进行了比较;并分析了高温颗粒特性对气泡动力学的影响。结果表明,随着时间增加,高温残渣颗粒不断冷却,气泡半径不断增大;但增长速度不断变慢,计算结果与文献结果吻合较好。     

传导面积及轴向导热对高温换热设备管口区传热的影响

对高温换热设备管口区的传热进行了深入的分析。采用数值计算方法着重研究了管口单元传导面积和管段轴向导热对管口区温度场的影响,得到了管口最高温度与延伸管段长度之间的关系。将计算结果与不考虑这两个因素时的已有结果进行了比较,表明对于高温换热设备管口结构的控温防护而言,其影响是不可忽略的。     

用一种新型吸附材料制造的化学热泵的性能

对采用新型IMPEX材料制造的化学热泵进行了实验研究，测定了不同操作条件下SrCL2-NH3吸附体系的反应速率，分析了反应推动力对反应速率的影响，测量了化学热泵的单程功率。实验表明，这种新型材料改善了床层的传热性能，同时也证实了SrCl2-NH3是较为理想的吸附体系。     

Heat Transfer Process of Bubble during the Occurrence of Cavitation in Hydraulic System

Thermal characteristic of cavitation has great influence on the process of occurrence,development and collapse of bubble in hydraulic system. By choosing the stage of bubble growth as the research object,combining with the characteristic of the process of bubble occurrence and development in hydraulic system, and ignoring the impact of thermal radiation,the heat transfer situation of bubble growth was analyzed under appropriate assumptions of thermodynamic conditions in the bubble generation and development process. The mathematical expression of the temperature change of bubble was deduced using thermodynamic principle. Through combining the expression with classic Rayleigh-Plesset Equation,numerical calculation was carried out and the temperature variation over time（ or bubble radius） was obtained. The influences of convective heat transfer coefficient of bubble and polytropic exponent on the thermodynamic process of bubble were analyzed. Finally,the thermal characteristic of bubble growth after cavitation occurrence was summarized.     

EHD强化大空间光滑管外核沸腾换热实验研究

以氟里昂（Ｒ１１）为工质，对大空间光滑管外核沸腾的ＥＨＤ强化进行了实验研究，得到了在外加交流电场的条件下沸腾换热系数与电压、热通量、电极形式、数目、位置、形状等因素的相互关系。     

基于传热反问题的高炉炉衬单层侵蚀模型

基于传热反问题,建立了高炉炉衬侵蚀过程的数学模型,确定了模型的边界条件,并采用共轭梯度法将反问题分解为三个问题:正问题、灵敏度问题和伴随问题进行求解.通过不同形状函数的反演结果证明了其可行性,并分别研究初始猜测形状曲线、测点数等对反演结果的影响.研究结果表明,初始猜测曲线的选取对反演结果影响很小,充分说明该方法不受初始猜测曲线的限制,具有较好的通用性.而测点数的选取对反演结果有一定的影响,测点数越多,曲线特征被捕捉的越好.但在保证得到曲线特征的前提下,较少的测点数也能得到比较满意的反演结果,平均相对误差控制在3％以内.