振蕩流熱管傳熱機(jī)理及其與脈動(dòng)外場(chǎng)之間的耦合作用.pdf

1、振蕩流熱管不僅具有優(yōu)良的傳熱性能，還有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可以隨意彎曲，可以采用不同的加熱方式和加熱位置，易于實(shí)現(xiàn)微型化等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，自其誕生之日起便受到了許多學(xué)者的關(guān)注。本文采用理論分析和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法對(duì)振蕩流熱管傳熱規(guī)律及外場(chǎng)強(qiáng)化方法進(jìn)行了研究，主要有以下研究工作:
　　 1.成功制作了性能優(yōu)異的振蕩流熱管，通過(guò)實(shí)驗(yàn)詳細(xì)分析了以水和乙醇為工質(zhì)時(shí)，充液率、傾斜角度、加熱溫度對(duì)熱管傳熱性能的影響規(guī)律，并對(duì)兩種不同工質(zhì)的熱管啟動(dòng)特性和

2、傳熱性能進(jìn)行了比較。
　　 2.建立了簡(jiǎn)化的振蕩流熱管物理數(shù)學(xué)模型，在模型中引入了擴(kuò)展彎月面蒸發(fā)液膜理論，考慮了汽泡和壁面之間液膜厚度、分離壓力、表面張力和重力的影響，建立了基于拉格朗日法的質(zhì)量、能量和動(dòng)量守恒控制方程。采用顯式有限差分法對(duì)方程離散化進(jìn)行數(shù)值求解，得出了在不同直徑和傾斜角度下熱管內(nèi)部溫度、壓力、位移的變化，以及直徑、傾斜角度對(duì)熱管性能的影響。
　　 3.采用理論建模與數(shù)值計(jì)算的方法，研究了脈動(dòng)外場(chǎng)與振蕩流

3、熱管內(nèi)部振蕩流動(dòng)、熱傳遞過(guò)程之間的耦合作用及對(duì)傳熱性能的影響。
　　 4.首次提出了脈沖加熱強(qiáng)化振蕩流熱管傳熱的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，脈沖加熱強(qiáng)化振蕩流熱管傳熱的方法是可行的。除了極個(gè)別工況，脈沖加熱振蕩流熱管的傳熱性能均優(yōu)于連續(xù)加熱。當(dāng)維持加熱功率不變，改變脈沖寬度和脈沖間隔時(shí)，熱管的傳熱性能亦隨之發(fā)生變化，此時(shí)脈沖加熱熱管性能亦優(yōu)于連續(xù)加熱。脈沖加熱對(duì)熱管內(nèi)脈動(dòng)機(jī)制產(chǎn)生影響，外場(chǎng)與內(nèi)場(chǎng)之間存在耦合效應(yīng)，其優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)仍需進(jìn)一步

4、的探討。
　　 5.對(duì)熱管壁面溫度信號(hào)進(jìn)行了分析，定義了表征熱沖擊強(qiáng)度的參數(shù)——脈動(dòng)因子fA。當(dāng)熱管具備優(yōu)良的傳熱性能時(shí)，fA的值也最大，fA一定程度上反映了熱管的傳熱性能。
　　 6.首次提出了聲空化強(qiáng)化振蕩流熱管傳熱性能的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聲空化外場(chǎng)強(qiáng)化傳熱方法是可行的。但與已有文獻(xiàn)結(jié)果不同，同樣是單相對(duì)流換熱，強(qiáng)化效果并非與聲空化場(chǎng)強(qiáng)度成正比，甚至在有些情況下反而削弱了傳熱。在合適的聲空化強(qiáng)度下，能獲得顯著強(qiáng)化效