毛細(xì)蒸發(fā)器流場(chǎng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文研究的對(duì)象是堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器(AMTEC-Alkali Metal Thermal toElectric Converter)上的毛細(xì)蒸發(fā)器，其用途是在其內(nèi)部的多孔介質(zhì)內(nèi)發(fā)生蒸發(fā)和毛細(xì)力的提升，為堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器正常的工作提供循環(huán)動(dòng)力。作者對(duì)毛細(xì)蒸發(fā)器的含多孔介質(zhì)的相變流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，計(jì)算結(jié)果對(duì)毛細(xì)發(fā)生器的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)作用。
　　 本文采用二維軸對(duì)稱(chēng)、含多孔介質(zhì)的流體體積函數(shù)(VOF)模型來(lái)模擬毛細(xì)蒸發(fā)器內(nèi)部的穩(wěn)態(tài)物理過(guò)

2、程，模型綜合考慮了毛細(xì)蒸發(fā)器中相變與流動(dòng)傳熱情況，跟蹤氣液相界面的位置。本文對(duì)CFD商業(yè)計(jì)算軟件FLUENT進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，通過(guò)自定義函數(shù)模擬出液態(tài)鈉在毛細(xì)蒸發(fā)器內(nèi)部蒸發(fā)的物理過(guò)程，詳細(xì)研究了熱負(fù)荷、冷凝溫度、循環(huán)流量、毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)參數(shù)(孔隙率、有效孔徑、滲透率)對(duì)毛細(xì)蒸發(fā)器性能的影響。得到了系統(tǒng)在不同工況條件下運(yùn)行的相態(tài)場(chǎng)、溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、密度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和沿毛細(xì)蒸發(fā)器中心線上液相體積分?jǐn)?shù)、密度、壓力的變化曲線。
　　 數(shù)值計(jì)算結(jié)果

3、表明在一定的熱負(fù)荷下，毛細(xì)蒸發(fā)器處于帶狀蒸發(fā)狀態(tài)，越靠近加熱壁面的局部蒸發(fā)面上蒸發(fā)越劇烈，蒸發(fā)過(guò)程發(fā)生在相界面上的每一處地方；溫度場(chǎng)、液相體積分?jǐn)?shù)場(chǎng)、密度場(chǎng)有清晰的分界面來(lái)隔開(kāi)液相區(qū)、兩相區(qū)和蒸汽區(qū)，并且本文所模擬出的溫度分布與加熱功率以及功率分配與相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。多孔介質(zhì)參數(shù)(孔隙率、有效孔徑和滲透率)對(duì)毛細(xì)蒸發(fā)器性能的影響主要表現(xiàn)在相界面位置和其內(nèi)部流動(dòng)阻力的變化，隨著孔隙率和滲透率的增加，相變界面逐漸侵入到毛細(xì)