振蕩熱管內兩相流界面形態(tài)數(shù)值模擬研究

1、分類號：密級：UDC：學號：415914213005南昌大學專業(yè)學位研究生學位論文振蕩熱管內兩相流界面形態(tài)數(shù)值模擬研究振蕩熱管內兩相流界面形態(tài)數(shù)值模擬研究NumericalSimulationofInterfaceShapeChangeofTwoPhaseFlowinOscillatingHeatPipe謝博偉培養(yǎng)單位（院、系）：機電工程學院動力工程系指導教師姓名、職稱：張瑩教授指導教師姓名、職稱：王明高級工程師專業(yè)學位種類：工程碩士專

2、業(yè)領域名稱：動力工程論文答辯日期：2015年6月1日答辯委員會主席：評閱人：年月日摘要I摘要作為一種新型高效的傳熱元件，振蕩熱管以其結構簡單、傳熱性能優(yōu)良、成本低廉、適應性強等優(yōu)點，受到了國內外學者極大的關注，在電子元件散熱、空氣調節(jié)、余熱回收等領域得到了廣泛應用，并具有極大的開發(fā)潛力。振蕩熱管工作時，管內壓力溫度波動極為復雜，促使管內表現(xiàn)出復雜的兩相流動，流型的形成及轉變在很大程度上影響著振蕩熱管的工作性能，所以對管內兩相流界面形態(tài)的

3、研究具有重要意義。毛細管作為振蕩熱管的基本元件，采用毛細管模型對振蕩熱管內兩相流動進行研究是一種切實可行且新穎獨特的途徑。針對柱塞流、氣泡脈動及其變形破裂等振蕩熱管中非常普遍的流型，基于毛細管幾何模型，耦合VOF模型和CSF表面張力模型，采用ANSYSFLUENT14.0求解器進行計算分析。首先借助毛細T形管結構產生穩(wěn)定柱塞流，探究T形管內柱塞流形成機理，得到柱塞長度與支管半徑的關系，為管內柱塞流動深入研究提供參考。隨后對毛細管內氣泡運

4、動變形進行模擬，通過與其他學者的實驗結果及LBM模擬結果對比，一致性較好，模型準確性得到驗證。研究不同Re數(shù)、We數(shù)、Ca數(shù)情況下毛細管內氣泡的變形破裂規(guī)律，以及脈動壓力驅動下的振蕩變形規(guī)律。在毛細管內氣泡破裂臨界毛細值會隨氣泡直徑增加而增加，壓力脈動導致流體流動脈動以及界面波加劇，致使流動紊亂程度增加。隨著振蕩熱管管徑的微型化，管內多個獨立氣液界面的相互作用在很大程度上影響著界面的運動，引入界面追蹤法（FrontTrackingMet

5、hodFTM)，借助其精確追蹤界面的優(yōu)點，運用MATLAB軟件計算處理，以管內兩個液滴自由下落為例，初步探索了管內多個氣液界面間的耦合作用。數(shù)值分析不同Re數(shù)、Eo數(shù)和液滴初始中心距情況下液滴的運動變形情況。在初始中心距較小(LD=2)時，液滴在下落過程中變形是不對稱的，并且會相互排斥，在Re數(shù)較大和Eo數(shù)較大時，這種現(xiàn)象更加明顯；而初始中心距較大的液滴運動特性主要由Re數(shù)和Eo數(shù)決定。這些研究為FTM方法在振蕩熱管兩相流研究上的應用提