一种两管径式脉动热管的流动与传热特性

发布时间：2021-09-03 13:54

　　为提高脉动热管的传热特性,提出了一种两管径式脉动热管结构,并基于质量、动量和能量守恒方程发展了适用的物理和数学模型。这种两管径式脉动热管对蒸发段和冷凝段取不同管径,两者的比值定义为直径比,应用上述理论模型分析了直径比对脉动热管运动规律和传热特性的影响。结果显示:采用两管径结构,可以有效提升脉动热管的自激振荡机制,特别是直径比小于1时的情况。而从传热特性而言,相比于传统等管径式脉动热管（直径比等于1）,采用直径比小于1的结构可以使脉动热管的热阻明显减小,采用直径比大于1的结构却反而使传热特性下降。 

【文章来源】：航空动力学报. 2020,35(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图1 两管径式脉动热管模型

图4(a)和图4(b)分别给出了两管径式脉动热管振荡频率(f)和幅度(a)随热负荷变化的情况。由图中可以看出,所有热管液塞的振荡频率和振幅均随着传热量的增大而增大。相比β=1时,β>1的结构带来的振荡频率增大并不明显,而振幅的增大却较为明显,说明产生的形阻需要消耗较大的能量积聚,对换热带来了不利影响。而β<1时,振荡频率有明显提高,同时振幅也明显下降,说明形阻的影响没有带来较大的能量消耗,因而传热特性提高了。3.2 汽塞状态分析

图5给出了两管径式脉动热管稳定振荡时汽塞1内气体温度和压力的变化情况(汽塞2的情况与之类似,仅存在相位差)。可以看到温度和压力变化情况基本上一致,它们的变化周期与液塞振荡特性基本相同。β<1时,汽塞状态参数变化周期明显变短,即频率高于β=1和β>1时。还可以看出, β=1时气体压力和温度的变化范围最大,这意味着等管径脉动热管液塞运动需要自激励作用较大。分析原因,应该与液塞受到的形阻有关。图6给出了3种管型的汽塞内气体质量变化率随时间的变化。可以看出,同样热边界条件下,β=0.5时,气体质量变化率的周期更短,单位周期内的相变质量也更大。β=1和β=2的变化周期相当,但β=2时的单位周期内的相变质量明显减小。这表明β<1的结构设计对相变质量传输更为有利。

【参考文献】：
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本文编号：3381235