单气泡上升对近壁面传热影响的数值研究

摘要

气泡广泛存在于石油化工、食品加工、冶金等工业过程的原因之一就是能起到强化传热的作用,因此研究气泡上升运动和传热强化间的作用机理具有重要意义.使用流体体积(VOF)法,详细研究了不同E?tv?s(Eo)数、Gallilei(Ga)数和气泡初始位置下,气泡对近壁流体对流传热的影响(对无量纲壁面瞬时Nu的影响),并分析了对温度场和速度场的影响.结果表明:气泡在近热壁面上升时,直接影响了壁面Nu的大小;Eo数越大,气泡的横向尺寸越大,其对流场造成的扰动越大,因此传热强化效果越明显,传热强化的影响范围也越宽;Ga数越大和气泡初始距热壁面越近,气泡初始位置附近区域的传热强化效果越好,但对气泡所处位置临近区域的传热效果影响不大.分析发现,气泡上升过程产生旋向相反的对涡影响了冷热流体的流动状态,引起了热边界层厚度的改变,最终改变了壁面附近流体的对流传热效果.