振蕩熱管內(nèi)兩相流界面形態(tài)數(shù)值模擬研究

1、分類號：密級：UDC：學(xué)號：415914213005南昌大學(xué)專業(yè)學(xué)位研究生學(xué)位論文振蕩熱管內(nèi)兩相流界面形態(tài)數(shù)值模擬研究振蕩熱管內(nèi)兩相流界面形態(tài)數(shù)值模擬研究NumericalSimulationofInterfaceShapeChangeofTwoPhaseFlowinOscillatingHeatPipe謝博偉培養(yǎng)單位（院、系）：機電工程學(xué)院動力工程系指導(dǎo)教師姓名、職稱：張瑩教授指導(dǎo)教師姓名、職稱：王明高級工程師專業(yè)學(xué)位種類：工程碩士專

2、業(yè)領(lǐng)域名稱：動力工程論文答辯日期：2015年6月1日答辯委員會主席：評閱人：年月日摘要I摘要作為一種新型高效的傳熱元件，振蕩熱管以其結(jié)構(gòu)簡單、傳熱性能優(yōu)良、成本低廉、適應(yīng)性強等優(yōu)點，受到了國內(nèi)外學(xué)者極大的關(guān)注，在電子元件散熱、空氣調(diào)節(jié)、余熱回收等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并具有極大的開發(fā)潛力。振蕩熱管工作時，管內(nèi)壓力溫度波動極為復(fù)雜，促使管內(nèi)表現(xiàn)出復(fù)雜的兩相流動，流型的形成及轉(zhuǎn)變在很大程度上影響著振蕩熱管的工作性能，所以對管內(nèi)兩相流界面形態(tài)的

3、研究具有重要意義。毛細(xì)管作為振蕩熱管的基本元件，采用毛細(xì)管模型對振蕩熱管內(nèi)兩相流動進行研究是一種切實可行且新穎獨特的途徑。針對柱塞流、氣泡脈動及其變形破裂等振蕩熱管中非常普遍的流型，基于毛細(xì)管幾何模型，耦合VOF模型和CSF表面張力模型，采用ANSYSFLUENT14.0求解器進行計算分析。首先借助毛細(xì)T形管結(jié)構(gòu)產(chǎn)生穩(wěn)定柱塞流，探究T形管內(nèi)柱塞流形成機理，得到柱塞長度與支管半徑的關(guān)系，為管內(nèi)柱塞流動深入研究提供參考。隨后對毛細(xì)管內(nèi)氣泡運

4、動變形進行模擬，通過與其他學(xué)者的實驗結(jié)果及LBM模擬結(jié)果對比，一致性較好，模型準(zhǔn)確性得到驗證。研究不同Re數(shù)、We數(shù)、Ca數(shù)情況下毛細(xì)管內(nèi)氣泡的變形破裂規(guī)律，以及脈動壓力驅(qū)動下的振蕩變形規(guī)律。在毛細(xì)管內(nèi)氣泡破裂臨界毛細(xì)值會隨氣泡直徑增加而增加，壓力脈動導(dǎo)致流體流動脈動以及界面波加劇，致使流動紊亂程度增加。隨著振蕩熱管管徑的微型化，管內(nèi)多個獨立氣液界面的相互作用在很大程度上影響著界面的運動，引入界面追蹤法（FrontTrackingMet

5、hodFTM)，借助其精確追蹤界面的優(yōu)點，運用MATLAB軟件計算處理，以管內(nèi)兩個液滴自由下落為例，初步探索了管內(nèi)多個氣液界面間的耦合作用。數(shù)值分析不同Re數(shù)、Eo數(shù)和液滴初始中心距情況下液滴的運動變形情況。在初始中心距較小(LD=2)時，液滴在下落過程中變形是不對稱的，并且會相互排斥，在Re數(shù)較大和Eo數(shù)較大時，這種現(xiàn)象更加明顯；而初始中心距較大的液滴運動特性主要由Re數(shù)和Eo數(shù)決定。這些研究為FTM方法在振蕩熱管兩相流研究上的應(yīng)用提