超声波作用下矩形微细通道流动沸腾强化传热气泡特性及流型图像智能识别研究

发布时间：2024-03-24 20:41

　　在传热学领域中,散热是能源动力、生物化工、军工、核能等诸多行业需要解决的问题。利用微细通道散热是解决高热流密度问题的重要方法。由于微细通道传热系统结构的限制和高热流密度散热要求,传统单一的强化传热技术无法完全满足当前所有设备的散热需求,所以有必要将有源强化传热技术应用于微细通道换热器中。由于传热特性与流型密切相关,因此本文利用视频图像检测技术和人工智能技术深入地研究超声波作用下矩形微细通道流动沸腾气泡行为特性,探究超声波作用下微细通道独特的气泡受限行为和发生机理。主要研究内容如下:(1)研究超声波作用下矩形微细通道内R141b流动沸腾特性,运用高速摄相机并引入视频技术进行可视化研究,分析超声波作用下流动沸腾过程中气泡生长行为特性,并从力学角度剖析气泡运动机理。发现超声波作用下会产生更多的小气泡,加大气泡合并的机会,气泡更容易生长为受限气泡。此外,超声波还能导致气泡的运动行为发生变化,小气泡在生长过程中会在壁面间振荡并跳跃向上运动,其运动速度分为低速和高速两个阶段。(2)对超声波作用下单一流动沸腾气泡持续生长成为受限及拉长气泡的过程进行了研究,利用图像测量技术计算气泡的直径与通道宽比和气...

【文章页数】：175 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1声压强化传热[11]

谝徽滦髀?3引发流体流动[9]。研究者对声压强化传热进行了研究，探究声压在流动沸腾的传热机理。Laemlich和Hwu[10]在雷诺数为560~5900条件下，实验研究了超声波波动对强化传热影响，实验结果表明超声波波动对换热效果可达到51%。他们认为超声波强化传热原因有两个方面：....

图1-2双管换热器示意图

士学位论文4近时强化传热效果最佳，强化率提高了390%。Rahimi等[18]采用频率为1.7MHz的超声波，实验研究换能器安装在容器不同位置对传热参数的影响，研究发现容器壁面传热系数要高于容器底部的传热系数。Tam等[19]在长为1350mm、内外径分别为4mm和6mm的水平不....

图1-3声波空化在液体示意图[25]

第一章绪论5加超声波频率为40kHz，声强为0.5W/cm2，研究超声波提高金属丝振动产生空化对池沸腾强化传热影响，实验借助可视化图像分析了声场作用下气泡动力学，研究发现施加超声波金属丝温度随金属丝直径变化，金属丝上气泡数量明显增多，金属丝直径200μm传热效果最好。图1-3声波....

图1-4超声波研究领域百分比[35]

华南理工大学博士学位论文6率对沸腾传热影响，研究结果表明超声波频率为21kHz声压分布不均匀，超声波声强从30W/cm2增加到90W/cm2过程中传热系数不断增大，传热系数最大提高了17.85%。Legay等[35]通过对62篇近期文献统计分析，总结了超声波在各领域研究现状，超声....

本文编号：3937985