过载对窄通道内汽—水两相流动沸腾临界热流密度影响研究
发布时间：2021-04-11 20:16
电子设备的高效散热问题,促进了窄通道内流动沸腾的研究。窄通道内的流动沸腾特性很复杂,而临界热流密度是防止器件烧毁的重要参数。机载设备在机动飞行期间会受到不同方向不同大小的过载作用,这将增加通道内流动沸腾的扰动。本文在现有的国内外研究成果基础上,通过对过载作用下窄通道内汽液两相流动沸腾和临界热流密度特性的实验研究和数值模拟,取得了动载、加热方位、流体进口温度、质量流速、通道高宽比等对矩形窄通道内临界热流密度的影响规律,为机载蒸发循环冷却系统的设计以及气液两相流动沸腾和临界热流密度特性的研究积累了基础数据。利用旋转平台实现了过载的模拟,并搭建了气液两相流管路循环系统。以蒸馏水为工质,采用单侧加热的窄矩形通道,通过改变通道布置方式、旋转速度、入口温度、流速等参数进行了侧向过载、逆向过载和加热方位对流动沸腾临界热流密度影响的实验。对原始实验数据进行处理,分析了发生临界换热时质量流速、实验段压降和壁面温度的变化,研究了入口过冷度、质量流速、过载和加热方位对临界热流密度的影响规律,并分析了过载作用下沸腾流动不稳定性。结果表明:临界换热发生时,壁面温度急剧增加,有效加热热流迅速减小,实验段压差明显增...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
本研究所采用的技术路线图
图 2.1 气液两相流流型截面分相含率分相含率描述的是通道内各相流体以特定计算方式得到的占总体的份额。两描述分相含率的参数也会有区别。在气液两相流中，气相介质含量是指两相额，分别以下几种表示方法：质量含气率、容积含气率、热力学含气率以及含气率表示单位时间内总质量为M的两相流体流过管道某一横截面处时气相额g gg fM MxM M M g 、fM 分别代表气相质量流量、液相质量流量，单位 kg/s。1f fg fM MxM M M
图 2. 2 流动沸腾 CHF 机理模型示意图2.5 沸腾两相流不稳定性2.5.1 沸腾两相流不稳定性分类单相流中存在湍流状态，在两相流中，流动参数更加复杂，再加上气相具有可压缩性，导致流动结构也更加多变，因此驱动两相流不稳定的因素有很多。流动不稳定性主要分为两种类型：静态不稳定性和动态不稳定性。静态不稳定性是指在流动状态在瞬间扰动后，无法恢复到初始状态并且在新的状态下达到稳定（或是周期稳定）的流动工况；动态不稳定性是指在瞬间扰动或者其他驱动作用下，流动一直处于震荡而无法再稳定到某一状态。在工程应用领域，沸腾两相流的流动不稳定性对设备的安全和稳定运行带来了很多考验，是应该尽量削弱和避免的工况。表 2.1 所示是 Boure[53]在之前学者研究和分析不稳定性机理的基础上，划分了流动不稳定性的类型并陈述了各类型的主要特征。
【参考文献】：
期刊论文
[1]侧载及加热方位对槽道内临界热流密度影响[J]. 李冈,宋保银,张钊,王洪,宋军辉. 航空动力学报. 2016(01)
[2]侧载对矩形通道内水流动特性影响的实验研究[J]. 李冈,宋保银,张钊,王洪. 制冷与空调(四川). 2015(03)
[3]加热方位对流动沸腾临界热流密度影响[J]. 李冈,宋保银,张钊,罗祖分. 制冷学报. 2015(03)
[4]低干度两相流工质在矩形流道冷板内的换热特性实验研究[J]. 刘腾,钱吉裕,孔祥举,曹锋,束鹏程. 西安交通大学学报. 2015(01)
[5]R32在微细光管内流动沸腾的数值研究[J]. 黄秀杰,吴晓敏,朱禹. 工程热物理学报. 2014(11)
[6]池沸腾临界热流密度及临界波长的实验研究[J]. 王伟,全晓军,郑平. 热科学与技术. 2014(02)
[7]R32在水平微细圆管内凝结换热的数值模拟[J]. 刘纳,李俊明. 化工学报. 2014(11)
[8]矩形通道临界热流密度计算模型的实验评价[J]. 盛程,周涛,琚忠云,黄彦平,肖泽军. 核动力工程. 2014(01)
[9]微槽道纳米流体饱和沸腾CHF特性研究[J]. 张瑞达,罗小平,王维. 低温与超导. 2013(06)
[10]竖直方管内两相流动临界热流密度的实验研究[J]. 郭亚军,徐应坤,毕勤成,高彬. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2013(01)
博士论文
[1]过载环境下细微通道内沸腾传热与流动特性研究[D]. 许玉.南京航空航天大学 2016
硕士论文
[1]V型凹槽微通道内流动沸腾换热CHF的数值模拟[D]. 朱静.江苏大学 2017
[2]矩形窄通道内流动沸腾特性及CHF点的实验与数值模拟[D]. 陈冲.江苏大学 2016
[3]竖直矩形窄流道内气液两相流流动特性的数值模拟研究[D]. 赵艳明.重庆大学 2012
[4]微槽道两相流传热特性研究[D]. 钟艳.华南理工大学 2012
[5]动载作用下管内两相流流动特性实验研究[D]. 马良军.南京航空航天大学 2007
[6]两相流流量测量技术研究[D]. 许其清.南京理工大学 2004
本文编号：3131892
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
本研究所采用的技术路线图
图 2.1 气液两相流流型截面分相含率分相含率描述的是通道内各相流体以特定计算方式得到的占总体的份额。两描述分相含率的参数也会有区别。在气液两相流中，气相介质含量是指两相额，分别以下几种表示方法：质量含气率、容积含气率、热力学含气率以及含气率表示单位时间内总质量为M的两相流体流过管道某一横截面处时气相额g gg fM MxM M M g 、fM 分别代表气相质量流量、液相质量流量，单位 kg/s。1f fg fM MxM M M
图 2. 2 流动沸腾 CHF 机理模型示意图2.5 沸腾两相流不稳定性2.5.1 沸腾两相流不稳定性分类单相流中存在湍流状态，在两相流中，流动参数更加复杂，再加上气相具有可压缩性，导致流动结构也更加多变，因此驱动两相流不稳定的因素有很多。流动不稳定性主要分为两种类型：静态不稳定性和动态不稳定性。静态不稳定性是指在流动状态在瞬间扰动后，无法恢复到初始状态并且在新的状态下达到稳定（或是周期稳定）的流动工况；动态不稳定性是指在瞬间扰动或者其他驱动作用下，流动一直处于震荡而无法再稳定到某一状态。在工程应用领域，沸腾两相流的流动不稳定性对设备的安全和稳定运行带来了很多考验，是应该尽量削弱和避免的工况。表 2.1 所示是 Boure[53]在之前学者研究和分析不稳定性机理的基础上，划分了流动不稳定性的类型并陈述了各类型的主要特征。
【参考文献】：
期刊论文
[1]侧载及加热方位对槽道内临界热流密度影响[J]. 李冈,宋保银,张钊,王洪,宋军辉. 航空动力学报. 2016(01)
[2]侧载对矩形通道内水流动特性影响的实验研究[J]. 李冈,宋保银,张钊,王洪. 制冷与空调(四川). 2015(03)
[3]加热方位对流动沸腾临界热流密度影响[J]. 李冈,宋保银,张钊,罗祖分. 制冷学报. 2015(03)
[4]低干度两相流工质在矩形流道冷板内的换热特性实验研究[J]. 刘腾,钱吉裕,孔祥举,曹锋,束鹏程. 西安交通大学学报. 2015(01)
[5]R32在微细光管内流动沸腾的数值研究[J]. 黄秀杰,吴晓敏,朱禹. 工程热物理学报. 2014(11)
[6]池沸腾临界热流密度及临界波长的实验研究[J]. 王伟,全晓军,郑平. 热科学与技术. 2014(02)
[7]R32在水平微细圆管内凝结换热的数值模拟[J]. 刘纳,李俊明. 化工学报. 2014(11)
[8]矩形通道临界热流密度计算模型的实验评价[J]. 盛程,周涛,琚忠云,黄彦平,肖泽军. 核动力工程. 2014(01)
[9]微槽道纳米流体饱和沸腾CHF特性研究[J]. 张瑞达,罗小平,王维. 低温与超导. 2013(06)
[10]竖直方管内两相流动临界热流密度的实验研究[J]. 郭亚军,徐应坤,毕勤成,高彬. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2013(01)
博士论文
[1]过载环境下细微通道内沸腾传热与流动特性研究[D]. 许玉.南京航空航天大学 2016
硕士论文
[1]V型凹槽微通道内流动沸腾换热CHF的数值模拟[D]. 朱静.江苏大学 2017
[2]矩形窄通道内流动沸腾特性及CHF点的实验与数值模拟[D]. 陈冲.江苏大学 2016
[3]竖直矩形窄流道内气液两相流流动特性的数值模拟研究[D]. 赵艳明.重庆大学 2012
[4]微槽道两相流传热特性研究[D]. 钟艳.华南理工大学 2012
[5]动载作用下管内两相流流动特性实验研究[D]. 马良军.南京航空航天大学 2007
[6]两相流流量测量技术研究[D]. 许其清.南京理工大学 2004
本文编号：3131892
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