脈動熱管脈動流動以及傳熱理論和實驗研究.pdf

1、脈動熱管傳熱性能高效，能滿足未來更高集成度設(shè)備的散熱需求，且在振動、加速等惡劣條件下仍能較好的穩(wěn)定工作，在船舶領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但由于脈動熱管傳熱機理極其復(fù)雜，需要對其傳熱以及外場強化進行理論和實驗研究。因此，采用實驗和理論研究相結(jié)合的方法，對影響脈動熱管脈動流動和傳熱的細薄膜蒸發(fā)、超聲波、電場、以及脈動對氣液界面影響進行了研究。實驗研究了無外場作用時脈動熱管的傳熱規(guī)律，影響脈動熱管脈動流動和傳熱的主要因素包括:熱負荷、操作溫度、

2、充液率、傾斜角、工質(zhì)物性;該實驗驗證了脈動熱管的高效傳熱性能特點，其傳熱性能取決于內(nèi)部工質(zhì)的脈動頻率、幅度以及細薄膜蒸發(fā)等。利用流體的動量守恒方程和蒸氣宏觀流動方程，建立了宏觀流動影響下的細薄膜蒸發(fā)傳熱理論模型，研究了宏觀流動對細薄膜蒸發(fā)傳熱的影響。宏觀流動會極大地阻礙細薄膜蒸發(fā)，且熱通量會隨著過熱度和調(diào)節(jié)系數(shù)的增加而增加。采用VOF(volume offluid)模型模擬研究了毛細管內(nèi)氣液兩相流，分析了液塞的氣液界面和內(nèi)部渦流對傳熱的

3、影響。接觸角越小，渦流越容易產(chǎn)生，且渦流范圍越廣。建立了電場作用下細薄膜蒸發(fā)傳熱理論模型，利用該模型研究了電場對細薄膜區(qū)流體的分離壓力、細薄膜厚度、氣液界面溫度、熱通量等的影響。電場能減小細薄膜厚度，延長細薄膜區(qū)長度，能有效地強化細薄膜蒸發(fā)傳熱。基于脈動熱管內(nèi)工質(zhì)脈動流動產(chǎn)生機理，即提高氣泡產(chǎn)生能增強脈動和強化傳熱，實驗研究了超聲波對液體氣化成核和脈動熱管傳熱性能的影響。超聲波能促進去離子水的氣化成核，相比于單頻超聲波，雙頻超聲波能更進