震荡热管内的气液相变及其运行特征分析

摘要

在上个世纪90年代，Akachi发明了一种传热效率极高的热管，命名为振荡热管。振荡热管有着热超导体的美称，其显著的传热效率甚至比任意一种金属还要高，因而备受科研工作者的青睐。然而到目前为止，大多数研究仍停留在现象观测上，关于振荡热管的运行机理及流动特性还没有完整的理论认识，所以本文尝试通过数值模拟研究寻找答案。
　　本文以VOF方法捕捉界面，结合相变传热理论处理气液之间传热传质，选用连续表面力（CSF）模型计算表面张力，引用Kistler提出的动态接触角模型计算管内工质的动态接触角。基于此，建立了较为准确处理振荡热管内气液相变的二维数学模型，并在Fluent平台上对单环闭式振荡热管进行了数值模拟，直观研究分析了振荡热管中气液相变传热传质。振荡热管模拟过程分为两个阶段：初始化阶段和加热运行阶段。针对数值模拟中振荡热管初始化的特殊性，详细描述了其初始化过程，并比较了三种真空度对初始化的影响；研究了加热以后气泡的生长、运动状况以及分布情况；分析了气泡变化与传热之间的关系；关注了液相工质内流动状况；分析了动态接触角模型对振荡热管模拟的重要性。最后以气泡/塞为研究对象，分析气泡运动特性、工质流动特性以及振荡热管振荡特性，针对振荡热管的运行特征进行分析研究，更好的了解和认识振荡热管运行机理。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 振荡热管介绍

1.3 国内外研究现状

1.4 课题来源

1.5 本文研究内容及意义

1.6 课题创新内容

第2章 振荡热管理论基础及影响因素分析

2.1 理论基础

2.2 影响振荡热管运行因素

2.3 气液相变理论分析

2.4 建模及控制方程

2.5 本章小结

第3章 数值模拟及结果分析

3.1 模型验证

3.2 模拟前处理

3.3 软件参数设置

3.4 模拟结果分析

3.5 本章小结

第4章 振荡热管运行特征分析

4.1 气泡特性

4.2 振荡热管振荡特性分析

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录A 相变UDF

附录B 动态接触角UDF

攻读学位期间的研究成果