逆载对矩形管道内汽水两相流临界热流密度的影响

摘要

高热流密度电子设备的高效冷却问题，推动了窄矩形通道流动沸腾研究的发展。目前已取得部分实验研究成果和实用的理论模型。矩形管道内的流动特性较为复杂，其中临界热流密度是沸腾传热恶化的一个重要参数。飞行器在机动飞行期间管道内的流体受到不同程度的过载作用，增加了扰动因素。
　　在旋转平台上建立了窄矩形通道流动沸腾实验台，对常压下，不同入口参数、加热方位及逆载条件下的流动沸腾特性进行了实验研究。分析了常重力和逆载作用两种情况下，质量流速、壁面温度、管道压降及热流密度随时间的变化趋势；考察了入口过冷度、质量流速、管道尺寸、加热方位及逆载对窄矩形管道内流动沸腾临界热流密度的影响。
　　结果表明：入口过冷度、质量流速越大，饱和沸腾时壁温越高，进出口压差越大；有逆载作用时，管道内的进出口压差增大，且波动更加明显；临界热流密度随着入口过冷度和质量流速的增大而增大；逆载越大，临界热流密度值越大；不同加热方位临界热流密度的变化从大到小依次呈0°、270°、90°、180°，加热方位呈0°和180°的临界热流密度受重力影响较大，加热方位呈90°和270°的临界热流密度受哥氏力的影响较大；管道截面高宽比越大，临界热流密度越大。对常重力和逆载作用下的实验数据进行拟合，得到实验状态临界热流密度无量纲关系式。
　　该研究为飞行器电子设备冷却的开发与研究提供参考与借鉴。

目录

声明

注释表

缩略词

第一章 绪 论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

第二章 两相流沸腾换热

2.1两相流沸腾换热机理

2.2临界热流密度

2.3两相流实验环境

2.4两相流的不稳定

2.5本章小结

第三章 实验系统设备及方法

3.1实验流程及设备

3.2实验过程

3.3实验条件及参数设置

3.4实验误差分析

3.5本章小结

第四章 实验结果与分析

4.1管内流动特性的研究

4.2逆载条件下其他参数对临界热流密度的影响

4.3无量纲关系式分析与拟合

4.4流动不稳定性分析

4.5本章小结

第五章 结论与展望

5.1本文工作总结

5.2建议和展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文