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表面张力对矩形微通道汽液两相流动换热的影响

发布时间:2019-06-05 10:08
【摘要】:为探究表面张力对微通道内水溶液流动沸腾的影响,针对0.2 mm×20.0 mm的矩形微通道,底面恒热流(q=200 k W·m-2)加热的工况进行数值模拟.采取VOF多相流模型和用户自定义函数建模,应用几何重构的方法追踪汽液两相界面迁移的变化.通过计算得到表面张力σ分别为0.035,0.045,0.059 N·m-1(纯水)时,微通道内水溶液流动沸腾过程中汽泡沿流动方向的成长、聚并等演变行为和相应的汽液两相流的流型发展状况(泡状流、弹状流和拉伸汽泡流).结果表明:与σ=0.059 N·m-1相比,σ=0.035 N·m-1时,单个汽泡尺寸减小约1/2,流型转变滞后,且通道进出口压降Δp波动幅度减小约2.1 k Pa,加热壁面温度超过400 K的区域减少3/4,最高过热温度从1 600 K降到1 000 K;不同的表面张力,微通道内流动方向上的汽泡演变过程有所差别,但均会依次出现泡状流、弹状流和拉伸汽泡流的流型变化规律;减小表面张力,有助于提高汽液两相流的流动稳定性,进而保证微通道内相变换热的可靠性.
[Abstract]:In order to investigate the influence of surface tension on the flow boiling of the aqueous solution in the micro-channel, the numerical simulation of the constant heat flow (q = 200k W 路 m-2) on the bottom surface of a rectangular microchannel with a diameter of 0.2 mm and 20.0 mm was carried out. The VOF multi-phase flow model and the user-defined function modeling are adopted, and the change of the vapor-liquid two-phase interface migration is tracked by the method of geometric reconstruction. When the surface tension is calculated to be 0.035, 0.045, 0.059 N 路 m-1 (pure water), the growth of the bubble in the flow direction, the evolution of the polymerization and the flow pattern development of the corresponding vapor-liquid two-phase flow (bubble flow, elastic flow and stretch bubble flow) in the flow direction of the water solution in the micro-channel are obtained. The results show that the size of a single bubble is reduced by about 1/2, the flow pattern transition is delayed, and the pressure drop of the inlet and outlet of the channel decreases by about 2.1 k Pa, and the area of the heating wall surface exceeds 400 K is reduced by 3/4, compared with the area of the channel = 0.059 N 路 m-1. The maximum superheat temperature is reduced from 1 600 K to 1 000 K; different surface tension is different from the evolution of the bubble in the flow direction in the micro-channel, So as to improve the flow stability of the vapor-liquid two-phase flow and further ensure the reliability of the phase transformation heat in the micro-channel.
【作者单位】: 江苏大学能源与动力工程学院;
【基金】:国家科技型中小企业技术创新基金资助项目(14C26213201131)
【分类号】:TK124

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本文编号:2493451

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