AMTEC內(nèi)毛細(xì)泵回路流動(dòng)與換熱機(jī)理研究.pdf

1、堿金屬熱電直接轉(zhuǎn)換器(Alkali Metal Thermal to Electric Converter-AMTEC)是利用β”-Al2O3固體電解質(zhì)對(duì)離子是良導(dǎo)體，對(duì)電子絕緣的特性的一種發(fā)電裝置，具有轉(zhuǎn)換效率高、無運(yùn)動(dòng)部件等特點(diǎn)，是一項(xiàng)在太空和地面應(yīng)用領(lǐng)域里很有前景的技術(shù)。AMTEC的功率不僅受到熱端溫度、冷端溫度的影響，還受到毛細(xì)泵性能的影響。毛細(xì)泵的通流性能直接影響轉(zhuǎn)換器的效率，毛細(xì)泵性能的可靠性主要由發(fā)生在多孔芯蒸發(fā)器的液態(tài)鈉

2、相變的熱力學(xué)極限決定，因此研究毛細(xì)泵內(nèi)流體流動(dòng)與換熱機(jī)理是很有意義的。
　　 本文建立了一個(gè)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)耦合的二維軸對(duì)稱數(shù)值計(jì)算模型，采用相位場方法對(duì)氣-液界面進(jìn)行捕捉，通過在方程中添加源項(xiàng)來模擬相變和毛細(xì)力。該模型可以較方便求出毛細(xì)泵的壓力場、速度場、溫度場，可以較準(zhǔn)確地追蹤氣-液界面，并能解決了氣-液界面處速度和壓力的不連續(xù)問題。利用該模型模擬和分析了毛細(xì)泵的流動(dòng)特性、換熱特性和可靠性等。
　　 模擬結(jié)果表明，毛細(xì)

3、泵流動(dòng)性能隨著平均孔徑、孔隙率、溫度、導(dǎo)熱柱和蒸發(fā)器材料熱導(dǎo)率的增大而提高，隨著電流和輸運(yùn)芯材料熱導(dǎo)率的增大而降低；毛細(xì)泵的蒸發(fā)速率隨著蒸發(fā)器孔隙率、導(dǎo)熱柱和蒸發(fā)器材料的熱導(dǎo)率的增大而提高，隨著輸運(yùn)芯孔隙率和材料熱導(dǎo)率的增大而降低；毛細(xì)泵的蒸發(fā)速率和熱效率沒有受到平均孔徑的影響；毛細(xì)泵熱效率受蒸發(fā)器材料的影響較小，受輸運(yùn)芯材料的影響較明顯，隨著輸運(yùn)芯材料熱導(dǎo)率的的增大而降低；毛細(xì)泵臨界孔徑隨著熱端溫度和電流的增大而降低，隨著孔隙率的增大