基于格子Boltzmann方法的细微通道内脉冲加热下沸腾相变的研究

发布时间：2017-12-09 17:33

  本文关键词：基于格子Boltzmann方法的细微通道内脉冲加热下沸腾相变的研究

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【摘要】：现代换热设备的微型化趋势使细微通道内的相变问题受到广泛关注。在实际应用中,脉冲加热状态下细微通道内的气泡生长运动特点有别于持续加热,受许多因素影响。目前为止,人们对脉冲加热下流体相变换热的研究主要集中在实验方面,数值模拟方面的进展比较缓慢,急需拓展新思路。考虑到近年来发展迅速的格子Boltzmann方法在求解多相流问题方面的优势,本文在详细介绍格子Boltzmann方法的基础上,使用双分布函数多相热LB模型对细微通道内的沸腾相变进行了计算分析。使用的模型是原有双分布函数热LB模型的改进模型,该模型在稳定性及可计算参数范围方面较原模型更优。本文的计算分为单个脉冲周期和三个脉冲周期两部分。单个脉冲周期的计算结果表明：在温度和压力固定时,计算所得的沸腾起始时间与加热热流密度成反比,但较实验结果滞后；加热热流密度的增大使气泡最大体积及其整个生命周期均增大,热滞后效应也增强；而脉冲宽度对沸腾的影响在加热热流密度不同时有所不同,小热流密度下,脉冲宽度的增大使沸腾更剧烈；大热流密度下,气泡的体积及内外压差变化更具波动性,内外压差在气泡消失前出现了短暂的快速上升过程。三个脉冲周期下的计算条件为输入总热量不变,结果表明：当脉冲宽度固定时,脉冲间隔越大沸腾越不剧烈；而当脉冲间隔固定时,脉冲宽度越小沸腾越剧烈。对比持续加热与脉冲加热可知,在同样的时间和输入热量下,脉冲加热较持续加热更能引起通道内流体的振荡运动,达到强化换热的效果,且这种优势在持续加热功率越小时越大。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK12

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本文编号：1271271