一、Experimental Investigations on Boiling Heat Transfer Inside Miniature Circular Tubes Immersed in FC-72（论文文献综述）
张永欣[1]（2021）在《非共沸混合工质R134a/R245fa流动冷凝特性及热质传递机理研究》文中研究说明随着微机械制造技术的发展以及微型设备应用需求的提升,微电子机械系统展示出广阔的应用前景,研究微尺度流动和相变传热具有重要的科学意义。流动冷凝过程是热能管理系统中的关键热物理过程,研究微尺度下流动冷凝过程中的换热特性与机理对于微型冷凝换热器的设计与应用具有重要的指导意义。制冷剂是应用于热能管理系统中的主要工质,环境友好、性能优越的混合制冷剂的开发对于应对气候变化、减少温室气体排放等相关课题的研究具有重要意义。非共沸工质的使用有助于提升热能管理系统的性能,也为微尺度领域的换热研究提供了新的方向。目前,对非共沸工质流动冷凝的相关研究主要集中在常规尺度通道内,而微尺度下非共沸工质的流动冷凝过程的研究相对有限。基于上述背景,本课题从理论与实验两个方面开展了二元非共沸工质R134a/R245fa的流动冷凝特性与传热、传质机理的相关研究,主要包括四个方面:微通道内非共沸工质的流动冷凝环状流热质传递模型、微通道内非共沸工质的流动冷凝实验研究、微通道内非共沸工质的流动冷凝环状流液膜特性研究以及矩形通道内非共沸工质的流动冷凝分层流气相传质特性研究。基于双膜理论,分别建立圆形与矩形微通道内非共沸工质的流动冷凝模型,把握非共沸工质的基本冷凝规律,重点研究混合工质质量分数、质量流速、饱和压力、壁面过冷度以及管径等因素对气相温差份额、气相扩散份额、液膜厚度（弯月面半径）、冷凝换热系数的影响规律,比较了圆形微通道与矩形微通道内非共沸工质的冷凝特性。研究发现:气相温差份额、气相扩散份额与液膜厚度共同影响了非共沸工质的冷凝换热系数,在冷凝初期,矩形微通道内的换热系数约为圆形微通道内的2倍。对于非共沸工质在矩形微通道内的流动冷凝,为强化表面张力在角区的抽吸效应,应选择具有较大的表面张力差值,且高沸点组分对应的表面张力较大的非共沸工质。开展微通道内非共沸工质流动冷凝的可视化实验研究,从工质质量分数、质量流速、饱和压力和壁面过冷度四个影响因素出发,考虑微通道的尺度效应、工质组分以及温度滑移特性等因素的作用,观察并分析不同组分比例的非共沸工质在不同条件下的流型特点及其转变规律,提出“环状流-间歇流”的流型转化准则;深入探讨非共沸工质流动冷凝过程中的传热特性与传热退化特性,基于非共沸工质的换热退化特性提出非共沸工质的换热系数预测方法;分析各因素对摩擦压力梯度的影响,提出摩擦压力梯度的预测方法。结合可视化拍摄与激光共聚焦位移法,进行了微通道内非共沸工质在流动冷凝过程中液膜厚度测量实验。研究发现:非共沸工质的温度滑移特性对平均液膜厚度没有明显影响。气液界面剪切力主要影响了瞬态液膜厚度的波动频率,液膜厚度决定了波动幅度。质量流速的增大弱化了其对平均液膜厚度的减薄效应;随着R134a的质量分数增大,质量流速对液膜厚度的影响增大。基于层流液膜动量方程,提出了微通道内流动冷凝过程中环状流流型的平均液膜厚度的简便预测方法。结合封装探针与气相色谱技术,进行了矩形通道内非共沸工质在流动冷凝过程中组分质量分数测量实验。研究发现:工质质量分数、温度滑移、质量流速以及壁面过冷度对各组分的沿程质量分数以及气相传质均产生了影响;考虑了工质的热物理性质、温度滑移以及工况条件,提出了非共沸混合工质流动冷凝过程中分层流流型的气相传质阻力的预测方法。
吴佩霖[2]（2021）在《螺旋细通道内单相强化传热及流动沸腾传热研究》文中研究表明随着近年来科学技术的不断提高,许多行业中所使用的设备正朝着微型化的方向发展。由于紧凑的设备在工作时单位面积会产生更高的热量,导致常规的散热手段已经不能满足越来越严苛的设备散热要求。螺旋细通道换热器因其换热面积大、结构紧凑等优势在航空航天及微机电系统等领域得到了广泛的应用,然而由于其特殊结构导致工质在其中的流动传热过程不同于直通道,因此需要对螺旋细通道中的强化换热进行探究以满足更高的散热要求。为给螺旋细通道换热设备的强化提供理论基础,本文采用蒸馏水为工质研究了螺旋细通道内的单相强化传热及流动沸腾传热,研究的具体内容如下:（1）为研究工质为单相状态下涡发生器对矩形截面螺旋细通道传热与熵产的影响,采用RNGκ-ε湍流模型对内置5种不同涡发生器的螺旋细通道的传热和熵产进行了数值研究。选取的涡发生器结构为具有相同长宽高的矩形、棱形、椭圆形及两种放置方式不同的三角形。在热流密度300 k W/m2和雷诺数Re（4500～12000）的条件下,对内置不同涡发生器的螺旋细通道与光滑螺旋细通道的摩阻系数、努赛尔数、热阻、总熵产进行分析。结果表明,在研究的雷诺数范围内,5种加入涡发生器结构的通道内流体努赛尔数、摩阻系数均大于光滑通道,热阻均低于光滑通道。当Re≤7500时总熵产率均低于光滑通道,而7500<Re<12000时反之。综合研究结果表明矩形涡发生器结构能源利用率最佳,但涡发生器对工质为单相状态下螺旋细通道的传热性能提升并不显着。（2）为研究气液两相流在矩形截面螺旋细通道内的液相分布及压降特性并为螺旋细通道中的沸腾传热实验提供理论依据,建立了光滑螺旋通道及内置矩形涡发生器的螺旋通道两种模型,在进口速度uin=0.22～0.32 m/s,进口含气率α=0.55～0.59的条件下以空气-水两相流为工质进行了数值模拟。结果表明同常规尺度螺旋通道相同,在研究的范围内通道内液体受离心力的影响被甩向螺旋通道外侧,而气体分布于通道内侧。进口含气率的增加会减少通道外壁面的液膜厚度。通道内置的矩形涡发生器可使内部工质产生二次流从而增强混合,有效提升截面含气率。除此之外,进口速度的增大、进口含气率的减小及矩形涡发生器的加入均会使矩形螺旋细通道内两相压降增大。（3）实验研究了以蒸馏水为工质的螺旋细通道内沸腾传热过程。实验的质量流率范围为115.92～330.77 kg/（m2·s）,加热功率范围为0～600 W,入口温度取3个,分别为55℃、68℃和80℃。实验研究了各实验参数对螺旋细通道局部沸腾换热系数及沸腾不稳定性的影响,还将实验所得的传热系数实验数据与已有关联式进行了比较。在此基础上对其中预测精度最好的关联式进行了修正。实验结果表明:稳定沸腾后质量流率对通道局部传热系数的影响很小;流动不稳定性会随着质量流率、入口温度的增加而增加,会随着热流密度的增加先增大再减小;修正后的关联式平均绝对误差为8.9%,可较精准预测本次实验中的实验数据。
郭浩[3]（2021）在《热管内气液相分离及传热性能实验研究》文中研究表明随着新能源、5G及物联网技术的快速发展,电子设备单位体积内的散热量不断增加,为使设备的运行温度控制在合理范围内,需不断将其废热排出,电子设备的散热问题已成为制约其发展的重要瓶颈。作为一种应用广泛的换热设备,热管是解决散热瓶颈的理想工具。然而,目前传统热管存在诸多不足,难以满足集成式电子器件日益增长的散热需求。因此本文将利用新方法对热管中的传热过程进行研究,以进一步提高热管传热性能。本文采用相分离原理,在热管内构建合理的相分离结构,解决热管蒸发段内蒸气溢出与液体补充间的矛盾以及冷凝段内液膜热阻较大的问题。首先从简单的池沸腾和竖直壁面蒸气冷凝传热入手,在制备多尺度毛细芯、亲疏水条纹表面和超亲水乳突基础上,研究了相变过程中相分离的重要性。然后以多尺度毛细芯环路热管为研究对象,测试并分析了蒸发器内的相分离及相分布对环路热管传热的影响。紧接着在重力热管蒸发段和冷凝段内分别制备了毛细芯及超亲水吸液乳突,实现了蒸发段内气液的分离以及冷凝壁面上液膜的快速分离。最后通过可视化技术探究了重力热管内工质分布对运行特性的影响。主要研究工作包括以下几方面:1.相分离影响传热的机理研究:热管内包含沸腾和冷凝相变过程,在沸腾和冷凝中,气液两相的分离和分布对传热的影响及其重要。为探究相分离对沸腾和冷凝传热的影响机理。本文分别对池沸腾和平板表面的蒸气冷凝进行了深入研究。针对池沸腾中蒸气溢出和液体吸入之间的矛盾,提出使用多尺度毛细芯调节气液两相流通路径的冲突。发现使用多尺度毛细芯能够很好地实现气液两相的分离:多尺度毛细芯内的大孔为蒸气溢出提供通道,而液体从小孔吸入,保证沸腾表面液体供给,大大提升了沸腾表面的传热。针对冷凝传热中冷凝液难以脱离的问题,提出使用超亲水吸液乳突对冷凝液进行抽吸使其从冷凝壁面分离,显着提高了冷凝传热能力。发现在超亲水吸液乳突作用下,相比于普通光滑铜表面,当壁面过冷度为5.3 K时,超亲水吸液乳突可使冷凝传热系数提高83%。沸腾和冷凝传热系数的提高充分彰显了相分离原理对相变传热的影响和重要性。2.环路热管内相分离对传热特性的影响:以环路热管蒸发器为研究对象,在蒸发器内构建了多尺度毛细芯,研究了相分离对环路热管传热特性的影响规律,所述相分离不仅包括毛细芯内气液两相流动路径的分离,还包括蒸发器和补偿腔内气液两相工质的分离。前者影响毛细芯内工质的传热,后者决定了环路热管内的气液两相循环模式。结果表明,在多尺度毛细芯内:蒸气可通过颗粒间的大孔隙溢出,液体则可由小孔径对毛细芯进行润湿,这种多尺度结构中的气液相分离提高了环路热管的传热性能,降低了运行温度。相比于单一尺度毛细芯,当θ=90°,Q=220W时,运行温度降低了 4.6℃。在蒸发器和补偿腔内:气液两相的分离会对环路热管的循环模式产生影响,当补偿腔内蒸气含量增加时,热管运行呈“双循环”模式,当补偿腔被液体所占据时,补偿腔和蒸发器内气液的相分离有利于工质正常循环的建立。实验中还搭建了红外测试装置,对工质在毛细芯中的扩散过程进行了探索,发现毛细芯内液体分布对蒸发器底面温度均匀性有着重要的影响,多尺度毛细芯蒸发器的温度更加均匀,当θ=90°和Q=160 W时,多尺度毛细芯可使蒸发器底板的温度均匀性提高近42%。3.相分离式重力热管内流动与传热性能研究:重力热管内气液两相的合理分布以及冷凝段中液膜的减薄是提高传热性能的关键,因此本文使用多尺度毛细芯和超亲水乳突构建了一种相分离式重力热管,研究了重力热管内气液分离对传热特性的作用。实验结果表明,重力热管运行的稳定性主要受气液两相流动和气泡直径的影响,在蒸发段内增加毛细芯可使液体工质聚集在壁面附近而使蒸气集中在管中心,实现气液分离,抑制了蒸发段内不稳定流动的发生,并提高了液体工质分布的均匀性,强化了蒸发段的传热。当θ=90°,Q=420 W时,热管运行温度下降了 10.7℃,而在θ=60°和90°条件下,临界热流密度也分别提高了 110%和53.3%。在冷凝段内,超亲水乳突的存在实现了冷凝液膜与壁面的快速分离,强化了冷凝段传热,当Q=760W时冷凝传热系数提高了 48.4%。重力热管内工质不同,气液分布也有所不同,本文中还对自湿润流体在重力热管中的应用进行了研究,发现以水为工质时,受热区域液体分布不均匀,导致壁温均匀性较差;而以自湿润流体为工质时,受热区域内液体的含量明显增加,自湿润效果明显,有效解释了以自湿润流体为工质时,重力热管传热性能得到显着提高的原因。
骆洋[4]（2021）在《歧管式微通道内气液流动沸腾换热的数值模拟与实验研究》文中提出近几十年来,高功率电子设备快速上升的功率消耗对散热提出了更高的要求,相比于常规尺寸的换热器,微通道换热器因其紧凑结构和优秀性能得到了工业界和学术界的重视。歧管式微通道（Manifold Microchannel,MMC）热沉是微通道热沉中的一种特定结构设计,同时具备优秀的换热性能与较低的压降损失。虽然目前微通道沸腾散热技术研究广泛,但是对MMC流动沸腾的研究尚有很大不足。本研究计划通过开发流固热耦合微尺度相变求解程序,设计装配MMC热沉实验测试系统,对MMC的换热压降特性以及两相流型规律进行数值和实验研究。本文首先构建开发了数值求解程序,通过二维方腔热毛细流动、二维非平衡液滴复原、螺旋盘剪切流、加热面单气泡生长等验证算例,对两相流相界面捕捉重构、表面张力、相变模型等方面进行了讨论和验证。随后,针对矩形截面微通道内的饱和流动沸腾现象,本文不仅对单气泡沸腾生长过程进行了工况变量分析,而且针对环形流动沸腾进行了微通道尺寸参数变化时的流动与换热对比。结果显示矩形微通道加热面出现气泡生长时有助于强化传热,而提升入口Re数、改变换热面的亲水性、使两个生长的气泡融合等措施能够显着提升气泡生长时的微通道换热性能;在其他条件一定时,矩形微通道环形流动沸腾存在最优宽高比,使液膜厚度较薄以实现高换热性能,但也容易因此出现局部干涸而导致传热恶化。在对MMC热沉结构进行数值计算后发现,微通道的结构尺寸和歧管的类型对热沉内流动与换热性能影响显着。微通道宽度wc、翅片宽度wf、进出口宽度比例等微通道几何尺寸参数在特定的运行工况下,均存在较为合理的值使热沉模块可以兼顾换热性能与压损特性。根据歧管通道结构特点,本文对Z、C、H和U四种类型的歧管结构进行了研究。结果显示Z型和C型歧管通道结构具有较大的流动不均匀性,H型和U型歧管结构使通过微通道的流量分布更均匀;热沉中的流动沸腾流型随着热流增加大致按照泡状流、弹状流、间歇流与环形流的基本流型进行演变;受歧管结构对流动的限制作用,Z型歧管和C型歧管结构在高热流工况下容易在出口歧管通道中形成空泡率较高的间歇流和环形流;当控制运行工况完全相同的条件下,U型歧管结构产生最好换热性能的同时也拥有最小的压力损失。最后本文设计装配了MMC热沉实验测试模块,在进行可视化实验研究后发现流动沸腾使MMC的换热性能得到提升,当增加入口质量流量和入口过冷度时有助于延缓起始沸腾点的发生;提升流量将增加MMC散热模块的进出口压降,但使用较低入口过冷度的工质有助于降低压降。在逐渐加大热流密度的过程中,发现热沉中两相流型基本可以分为气泡流和交叉流两类。
李俊业[5]（2020）在《微纳形貌表面在不同结构微细通道内的流动沸腾强化换热研究》文中提出随着科学技术的发展,在能源、化工和电子等领域有越来越多的设备和零部件需要高效热管理。微通道流动沸腾由于换热性能高、结构紧凑、泵功小等优点是当前最值得进一步研究的高效换热技术之一。在多种主流的微通道流动沸腾强化换热技术中,微纳形貌表面与特殊的微细通道结构设计均具有换热性能好、压降损失低的优点,具有广阔的发展前景,亟需进一步开展深入的研究。本文以过冷流动沸腾的强化换热为目的,以微纳形貌表面与微细通道结构为研究对象,通过实验研究不同微纳形貌表面在不同几何结构微细通道内的强化换热性能。本文研究的微纳形貌表面包括纳米尺度形貌的纳米线表面、微米尺度形貌的微米孔表面和多孔铜表面、微米/纳米复合尺度的微纳复合表面,涉及了不同尺度的多种形貌与不同的表面润湿性,本文研究的微细通道结构包括平直矩形通道、带气泡发生腔的平直矩形通道与阶梯矩形通道。通过设置不同的质量流量、热流密度和入口流体过冷度,分析过冷流动沸腾的换热系数、沸腾曲线、干涸前的最大热流密度、压降波动等参数,并通过高速摄像观测和分析两相流型,探究微纳形貌表面与微细通道结构对于流动沸腾强化换热的机理。本文首先对现阶段微纳形貌表面与微细通道结构的强化换热研究进行了综述,随后对微细通道流动沸腾实验系统做了介绍,并对光滑硅片在矩形通道内的过冷流动沸腾换热系数做了关联式分析,通过实验测量值与关联式计算式的吻合说明了实验系统的可靠性。在对不同高度纳米线表面的实验研究中,发现12μm高度纳米线表面的两相流动沸腾换热性能弱于4μm高度纳米线表面,因为更高的纳米线簇相互缠绕堆叠的尺度导致气泡在汽化核心腔内成核并脱离过程受到阻碍,在换热面进入沸腾状态后增大了近壁面区域的换热热阻。4μm高度纳米线表面形成了“形成拉长气泡——气泡上下游扩张——局部干涸——流体重新润湿”的周期性两相流型。随着热流变大,周期性两相流型中局部干涸占比变大,出现传热恶化现象。而12μm高度纳米线表面的流型发展没有这么迅速,高热流下仍以气泡聚合以及形成受限气泡向下游扩张为主,未形成逆流的拉长气泡,所以没有产生传热恶化现象。对于微米孔表面,在不同质量流量条件下的起始沸腾所需的过热度基本一致,且远低于其他微通道内的常规表面实验结果,疏水性和多孔结构是造成起始沸腾过热度低的主要原因。在低质量流量工况下,随着热流密度的增加,下游位置出现拉长气泡流,拉长气泡内部的薄液膜蒸发过程具有很好的相变换热效果,因此在高热流密度时通道下游的换热系数要优于上游。微米孔表面换热性能要优于光滑铜表面,换热系数最高强化了约36%。由于微米孔表面的壁面过热度更低,所以在实验中可以施加更大的热流密度。针对超疏水类多孔铜表面的成核位点多、换热面积大的优势和气膜难以脱离壁面的劣势,设计了气泡发生腔强制促使沸腾起始点提前,同时能够冲刷换热表面,防止气膜吸附并强制形成拉长气泡流,通过拉长气泡流薄液膜蒸发机制进行高效换热。在多孔铜表面相对光滑铜表面已有强化换热效果的基础上,进一步提升了低质量流量下的换热性能,换热系数在质量流量200 kg/（m2·s）和300 kg/（m2·s）时分别最大提升了53.1%和33.2%,但在更大质量流量下换热系数没有提升甚至有所下降。结合了微纳复合表面与阶梯通道的流动沸腾强化换热方法能够有效提升大热流密度下的沸腾换热性能,抑制局部干涸的产生,在低质量流量工况下出现干涸时的热流密度从126 k W/m2提升到了302 k W/m2。使用沸腾数可以对不同工况下从冲刷流到搅拌流的转折点做出判断。由于不同流型的换热机制不同,因此局部换热系数与流型具有很强的关联,冲刷流的局部换热较为均匀,而搅拌流的下游换热明显好于上游。
曹薇[6]（2020）在《泡沫铜内流动与沸腾换热强化实验研究》文中进行了进一步梳理开孔泡沫金属是一种经过特殊工艺制备的新型功能材料,具有低密度、高孔隙率、高比表面积、高比导热系数等优点,而且孔隙之间连通性好,通孔率高,使其具有极佳的换热性能,在电子器件散热等领域具有巨大的应用前景。本文针对高热流密度的功率电子元器件散热问题,以不同结构参数（孔隙率与孔密度）的泡沫铜作为研究对象,选择去离子水作为工质,系统研究泡沫铜的单相对流和两相沸腾换热性能。并分析了结构参数、质量流速、入口过冷度对换热与流动阻力性能的影响。首先针对不同泡沫铜样品,对其结构进行表征,包括:采用扫描电镜仪获取泡沫铜样品内部孔隙结构形貌;采用接触角测量仪测量泡沫铜样品的接触角,了解泡沫铜的表面润湿性能,即泡沫铜的亲疏水性能。其次以去离子水作为实验工质,设计并搭建了以泡沫铜单相流动换热测试系统。实验结果发现,泡沫铜样品的孔隙率为80%、孔密度为90 PPI的压降最小,并且换热系数最大,最大换热系数为空通道的6倍;增大泡沫铜的孔密度有助于提高换热系数,但是同时需要以付出更大的泵功损耗为代价。再次以去离子水作为实验工质,设计并搭建了以泡沫铜两相沸腾换热测试系统。研究发现:在中高热流密度范围内,低孔隙率样品能够有效抑制壁面过热度的增长。相比较泡沫铜孔密度为90 PPI（Pore Per Inch）的样品来说,孔密度为45 PPI,更有利于产生的气泡的顺利排出。增大液体的质量流速和提高入口过冷度,虽使得沸腾起始点（Onset of Nucleate Boiling,ONB）壁面过热度会延迟出现,但都有利于两相沸腾换热系数和临界热流密度（Critical Heat Flux,CHF）的提升,从而改善泡沫铜的沸腾换热性能。最后,通过对压力脉动结果分析,泡沫铜样品为较低孔密度和较低孔隙率能够有效抑制压降脉动,保证泡沫铜内部孔隙结构的流动沸腾为稳定流动沸腾状态。而增加质量流速也可改善泡沫铜的沸腾换热性能,但却易造成较大的压降。
吕燕[7]（2020）在《不同金属基底上油田地热水防腐防垢涂层制备及池沸腾特性》文中认为在油田地热水的热能利用过程中,常存在着换热设备和管件的腐蚀与结垢问题,尤其是结垢问题,使传热效率下降,能耗增加,是一个尚未很好解决的世界性难题,制约着该类能源的高效利用。微纳米涂层方法被认为是一种具有较大潜力的防腐防垢及强化传热的前沿新技术。本论文首先基于已有的研究工作基础,针对不同金属基底,研究制备了用于华北油田伴生地热水的防腐防垢微纳米涂层,探索了其防腐防垢机理;其次,考察了所研究制备的钛基防垢涂层在垂直加热面上的池沸腾传热及防垢性能;最后对垂直加热面上池沸腾传热过程中的气泡动力学行为进行了数值模拟和验证研究。本文的主要研究内容及结果具体如下:（1）针对华北油田伴生地热水,采用液相沉积法,在不锈钢基底上,制备了二氧化钛和二氧化钛-氟硅烷两种材料涂层样片,与未进行涂层处理的抛光不锈钢样片一起,开展了三种样片在模拟华北油田地热水中的腐蚀和结垢行为研究。结果表明,二氧化钛-氟硅烷复合材料涂层表面因其疏水性等原因表现出较好的防腐和防污性能,是华北油田伴生地热水应用中的较为适宜的材料表面;对于含有一定比例(Voil:Vwater=1:15,1:25,1:35,1:45和1:55)原油的华北油田地热水,结晶垢和油污会竞争附着在涂层材料表面,且沉积到表面上的结晶垢会增加表面粗糙度,从而更易黏附油污以及沉积结晶垢。（2）针对铜材在热能利用过程中的存在的结垢和腐蚀问题,研究了铜基超疏水微纳米涂层的制备工艺。在实验条件下获得的较优制备工艺条件为:乙醇溶液中十八烷酸的浓度为0.02mol/L,浸泡温度35℃,浸泡时间120 h。在铜基表面形成的超疏水涂层的水静态接触角达157°,接触角滞后约为4.2°。超声辅助刻蚀可以显着缩短刻蚀时间,提高刻蚀均匀度。电化学分析表明,与抛光铜表面相比,铜基超疏水涂层具有更好的防腐防垢性能。（3）针对钛材换热器在热能利用过程中存在的腐蚀与结垢问题,研究了钛基Ti O2纳米管多孔阵列结构超疏水涂层的阳极氧化制备工艺。在实验条件下获得的较优制备工艺条件为:以0.14mol/L Na F和0.5mol/L的H3PO4混合液为电解液,电解电压25V,电解温度50℃,超声辅助阳极氧化时间为1h,然后500℃下煅烧2小时,最后,用氟硅烷疏水改性。制得的钛基超疏水涂层的水静态接触角达161.8°。与纯钛表面和未经疏水改性的钛基二氧化钛纳米管阵列表面相比,制备的钛基超疏水涂层具有较好的耐蚀性和抗垢性。（4）利用池沸腾实验装置,研究了上述开发制备的防垢钛基超疏水涂层在垂直加热面上的池沸腾传热性能及池沸腾防垢效果,并与未疏水改性的钛基超亲水涂层和裸钛表面进行了比较研究。垂直加热面有利于消除颗粒重力沉降对实验结果造成的影响。结果表明,在低热通量范围内,超疏水Ti O2纳米管阵列表面的池沸腾传热性能优于无涂层的裸钛表面和超亲水Ti-Ti O2纳米管阵列表面。在Ca CO3溶液池沸腾过程中,所制备的超疏水Ti O2纳米管阵列表面的污垢热阻,显着低于裸钛样片和超亲水Ti O2样片,显示出较好的池沸腾抗垢性能。（5）针对加热面垂直放置的池核沸腾传热装置系统,建立了垂直加热面上单个气泡产生、生长和脱离的传热模型,并采用MATLAB编写的程序求解和分析了该数学模型。结果表明,增大输入的热通量,可以显着提高气泡的脱离频率;高热通量比低热通量具有更大的传热系数。模拟结果与实验结果对比,一致性较好;与Duan等学者的实验结果相对比,在曲线形态上吻合较好。上述研究结果对于实现油田伴生地热能的高效经济利用具有重要的指导意义,对于同样面临污垢问题的其他工业也有一定的参考价值。
袁小菲[8]（2020）在《板式直流蒸汽发生器半圆形直通道内流动换热特性研究》文中提出板式直流蒸汽发生器以其高于传统管壳式蒸汽发生器百倍的体积功率比特性,在压水反应堆小型化、模块化的预研中具有重要的应用前景。本文针对板式直流蒸汽发生器中典型的半圆长直通道内的流动换热特性,开展单相流和两相流的实验和数值模拟研究,旨在为直流蒸汽发生器的热工水力设计提供支撑。实验研究方面:设计加工了直径3 mm的半圆形长直通道流动换热实验段,建立了相应的流动换热实验系统平台。在完成实验系统的调试和标定之后,开展了半圆通道内单相流和相变传热两相流的热工水力实验研究。单相流实验研究了直流蒸汽发生器管内一次侧循环水的单相流体热工水力特性,与当量圆管的努塞尔数Nu和范宁摩擦系数f关系式预测值进行了对比分析,并通过实验结果修正获得半圆形直通道的Nu和f关系式。相变传热两相流实验研究了直流蒸汽发生器管内二次侧循环水的两相流体流动换热特性,实验研究了半圆形管内流体压力、质量流速、热流密度和热力学干度对流动沸腾换热系数和压降的影响规律,结果表明流体在常压和高压条件下管内沿程换热系数和压降特性具有不同的变化规律。数值模拟研究方面:共建立了三类CFD分析模型,第一类是与实验件模型相同的半圆形长直通道流-固耦合分析模型,基于该模型开展底面加热条件下管内单相流和具有相变换热的两相流数值模型分析;第二类是取板式直流蒸汽发生器一对典型通道单元建立流-固耦合分析模型,基于该模型开展实际加热条件下管内流动换热特性数值模拟分析;第三类是取5对典型通道单元建立流-固耦合分析模型,基于该模型开展流动不稳定性数值模拟研究。数值模拟研究结果表明:κ-ω湍流模型比较适合半圆形直通道的单相对流换热模拟;均相流模型结合修正的Rohsenow模型可以很好的预测半圆形直通道的流动沸腾换热特性,模拟值与实验值的相对偏差为-30%～40%;第二类CFD模型模拟结果能更好地反映实际蒸汽发生器管内的流动换热特性;第三类CFD模型模拟结果可以为蒸汽发生器内部换热通道的整体布置设计和进出口段结构设计提供参考依据。
郑尧[9]（2020）在《特殊条件下航天低温推进剂加注过程流动传热特性研究》文中指出高比冲、无污染的液氢液氧低温推进剂是未来我国大推力运载火箭的主要燃料,是我国“探索浩瀚宇宙,发展航天事业,建设航天强国”的重要能源保障。深入研究加注过程中低温推进剂的传热传质基础问题,有利于低温推进剂的安全、稳定、高效加注,更有利于我国实现大国航天梦。本文主要研究振动、微重力或超临界等特殊条件下低温推进剂加注过程中低温流体的流动传热问题,包括箭外加注过程中常重力条件下振动管路中低温推进剂的流动沸腾特性、在轨加注过程中微重力条件下低温推进剂的流动沸腾特性,以及箭内加注过程中增压气体超临界氦的自然对流传热特性。针对箭外加注过程,构建了振动、流动、传热相耦合的液氢流动沸腾模型,在使用Rensselaer Polytechnic Institute沸腾模型和VOF耦合Level-set方法描述管内液氢流动沸腾的基础上,以用户自定义函数的动网格形式引入简谐振动边界条件,分析讨论了流速、管路振幅与频率对管内液氢流动沸腾特性、压降特性以及流动状态的影响规律;针对在轨加注过程,建立了液氢气泡脱离模型和考虑气相温升的流动沸腾模型,从微观上单个气泡的脱离特性,宏观上流动沸腾传热特性、压降特性以及临界热流密度状态三个方面,深入分析了重力因素对液氢流动沸腾的影响规律,揭示了其对气泡脱离、流动沸腾传热和临界热流密度状态的作用机制;针对箭内加注过程,搭建低温超临界氦有限空间自然对流传热实验平台,分析了不同初始压力及加热功率下球腔内增压气体自然对流时的动态温度特性和压力特性,并采用经该实验验证的低温超临界氦自然对流模型,仿真研究了不同压力工况下球腔内低温超临界氦的自然对流传热特性。引入密度比作为自变量参数,提出了较高精度的低温超临界氦自然对流传热关联式。基于上述的研究,本文的主要结论如下:（1）振动条件下液氢管内流动沸腾状态发生巨大改变。管路振动明显增强了管壁与管内液氢之间的传热,使得管内压降出现剧烈波动,并且破坏了流动沸腾稳定的气液相界面;相对传热系数和压降呈现出与振动速度相对应的周期性波动,其值与相对速度大小呈正相关性,在低流速下振动所引起的传热增强更加明显。（2）微重力下液氢流动沸腾流态呈现出特殊规律使得传热恶化。微重力下,气泡脱离直径增大,同时低导热率的氢气气泡附着在加热壁面上抑制了传热,也降低了流阻;而在高流速下,惯性力成为气泡脱离的主要作用力,此时热流密度随重力加速度的变化很小;（3）重力加速度是影响临界热流密度状态产生条件及位置的重要因素。微重力下达到临界热流密度状态所需的壁面热流密度更小,临界热流密度点也向管路上游移动,同时临界热流密度点所对应的最大壁温显着提高;微重力下,临界热流密度点的温度随入口过冷度的增加而增加,而常重力下入口过冷度的改变几乎不影响临界热流密度点温度。（4）球腔内压力的提升有利于增强超临界氦自然对流强度与传热性能。对于超临界氦增压系统,提高球腔内初始压力可显着提高增压效率。同时,通过对有限空间内超临界氦自然对流传热特性的仿真研究,得出有限空间超临界氦自然对流传热强度与球腔内压力之间的正相关关系。最后,拟合修正得到的自然对流传热关联式,可更好的反映低温超临界氦有限空间内自然对流现象。本文对振动条件下液氢流动沸腾规律的研究,有助于提高航天低温推进剂加注品质,预防加注事故。微重力下液氢流动沸腾的研究,可为设计航天低温推进剂在轨加注系统及优化控制策略提供理论基础;研究获得的球腔内低温超临界氦自然对流传热特性及传热关联式,可为实现高效输出增压提供理论支撑。
田倩卉[10]（2020）在《粗糙表面管强化沸腾传热模拟研究》文中进行了进一步梳理壳程沸腾管壳式换热器广泛应用于石油、化工、核电、航空等领域,提高换热管外的沸腾传热系数对提高换热器的综合传热性能有重要意义。针对目前烧结型和喷涂型表面换热管加工工艺复杂、制造成本高和池沸腾换热机理认识不足的问题。本文提出细螺纹管和泡沫金属管两种粗糙表面管,并采用数值模拟方法与光管的池沸腾换热性能进行对比。研究了不同结构参数对细螺纹管和泡沫金属管的池沸腾换热性能的影响,在气液逆流模型的基础上对两种粗糙表面管的换热机理进行理论分析。主要研究内容及结果如下:（1）采用数值模拟方法,分别对不同热流密度工况下的光管、细螺纹管和泡沫金属管的池沸腾换热过程进行分析,结果显示:泡沫金属表面和细螺纹管表面的气体成核速率均高于光管表面;在相同工况下,泡沫金属管的最大沸腾传热系数为光管的3.4倍,细螺纹管的最大沸腾传热系数为光管的3.19倍。（2）在热流密度20 k W/m2～140 k W/m2的工况下,分析不同螺纹间距和螺纹槽深对细螺纹管池沸腾换热性能的影响,结果表明:在细螺纹管结构参数不变的情况下,其池沸腾换热性能随着热流密度的增加而增大;在相同热流密度工况下,随着细螺纹管螺纹间距的减小和螺纹槽深的增大,沸腾换热系数增大。（3）在热流密度20 k W/m2～140 k W/m2的工况下,分析了不同厚度和孔密度对泡沫金属管池沸腾换热性能的影响,结果表明:在低热流密度工况下,随着厚度的增加,泡沫金属管的沸腾换热系数变大。但是在高热流密度工况下,厚度对池沸腾换热性能的增强作用减弱;在相同热流密度工况下,泡沫金属孔密度的增大可以增强传热性能,并且增大换热管的临界热流密度极限。（4）针对细螺纹管和泡沫金属管的池沸腾换热过程,在粗糙表面多孔层内部气液逆流机制的理论模型基础上,讨论了两种表面多孔粗糙表面管粗糙表面管粗糙表面管的粘滞阻力极限和水动力极限。得出泡沫金属管的临界热流密度极限大于细螺纹管;两种多孔换热管粗糙表面管的临界热流密度极限主要是由粘滞阻力极限决定;可以通过减小粗糙表面多孔层内部的颗粒尺寸或增加单位面积上的成核位点来提高换热管的池沸腾传热性能。
二、Experimental Investigations on Boiling Heat Transfer Inside Miniature Circular Tubes Immersed in FC-72（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Experimental Investigations on Boiling Heat Transfer Inside Miniature Circular Tubes Immersed in FC-72（论文提纲范文）
（1）非共沸混合工质R134a/R245fa流动冷凝特性及热质传递机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 1 引言 |
| 1.1 背景与意义 |
| 1.2 研究综述 |
| 1.2.1 非共沸工质的流动冷凝热质传递模型研究 |
| 1.2.2 非共沸工质的流动冷凝实验研究 |
| 1.2.3 液膜厚度测量实验及预测模型研究 |
| 1.2.4 非共沸混合工质流动冷凝过程的气相传质阻力分析 |
| 1.3 目前研究存在的不足 |
| 1.4 研究目标和主要研究内容 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 2 微通道内非共沸工质的环状流热质传递模型 |
| 2.1 非共沸工质的流动冷凝特性分析 |
| 2.2 圆形微通道内非共沸工质的流动冷凝模型 |
| 2.2.1 物理模型 |
| 2.2.2 数学模型 |
| 2.2.3 数值计算方法 |
| 2.2.4 模型验证 |
| 2.2.5 模型计算与分析 |
| 2.3 矩形微通道内非共沸工质的流动冷凝模型 |
| 2.3.1 物理模型 |
| 2.3.2 数学模型 |
| 2.3.3 模型验证 |
| 2.3.4 模型计算与分析 |
| 2.4 圆形与矩形微通道内非共沸工质的流动冷凝特性比较 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 微通道内非共沸工质的流动冷凝实验研究 |
| 3.1 实验装置及实验工况 |
| 3.1.1 闭路式微通道流动冷凝实验系统 |
| 3.1.2 矩形微通道流动冷凝可视化实验段 |
| 3.1.3 微通道流动冷凝实验工况与工质 |
| 3.2 微通道流动冷凝实验的数据处理 |
| 3.2.1 换热与摩擦压降数据处理 |
| 3.2.2 实验数据的不确定度分析 |
| 3.3 微通道流动冷凝流型研究的结果与分析 |
| 3.3.1 纯物质工质及非共沸工质的流型特征与演化特性 |
| 3.3.2 “环状流-间歇流”的流型转化准则 |
| 3.4 微通道流动冷凝换热研究的结果与分析 |
| 3.4.1 纯工质及非共沸工质的换热特性 |
| 3.4.2 微通道内非共沸工质的流动冷凝换热系数预测方法 |
| 3.5 微通道流动冷凝摩擦压力梯度研究的结果与分析 |
| 3.5.1 纯工质及非共沸工质的摩擦压力梯度特性 |
| 3.5.2 微通道内两相流动摩擦压力梯度预测方法 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 微通道内非共沸工质的环状流液膜特性研究 |
| 4.1 实验装置及实验工况 |
| 4.1.1 基于激光共聚焦位移法的液膜厚度测量系统 |
| 4.1.2 液膜厚度测量微通道实验段 |
| 4.1.3 液膜厚度测量实验工况与工质 |
| 4.2 微通道流动冷凝液膜厚度测量实验的数据处理 |
| 4.2.1 换热及液膜厚度数据处理 |
| 4.2.2 实验数据的不确定度分析 |
| 4.3 瞬态液膜厚度及波动特性 |
| 4.3.1 工质组分质量分数的影响 |
| 4.3.2 质量流速的影响 |
| 4.3.3 干度的影响 |
| 4.4 平均液膜厚度与液膜热阻 |
| 4.4.1 平均液膜厚度 |
| 4.4.2 液膜热阻特性 |
| 4.4.3 环状流液膜厚度的预测方法 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 矩形通道内非共沸工质的分层流气相传质特性研究 |
| 5.1 实验装置及实验工况 |
| 5.1.1 基于气相色谱分析技术的组分测量实验装置 |
| 5.1.2 组分质量分数测量的实验工况与工质 |
| 5.1.3 气相色谱分析方法 |
| 5.2 组分质量分数测量实验的数据处理方法 |
| 5.2.1 换热系数与组分质量分数的数据处理 |
| 5.2.2 实验数据的不确定度分析 |
| 5.3 R134a的沿程质量分数的结果与分析 |
| 5.3.1 工质组分质量分数的影响 |
| 5.3.2 质量流速的影响 |
| 5.3.3 壁面过冷度的影响 |
| 5.4 气相传质与换热特性的结果与分析 |
| 5.4.1 气相传质与换热特性分析 |
| 5.4.2 气相传质阻力的预测方法 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 本文主要结论 |
| 6.2 研究创新点 |
| 6.3 工作不足与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）螺旋细通道内单相强化传热及流动沸腾传热研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究动态 |
| 1.2.1 以单相液体为工质时螺旋通道的强化研究 |
| 1.2.2 螺旋通道两相流动过程中的流型 |
| 1.2.3 以水为工质的常规尺度螺旋通道流动沸腾传热研究 |
| 1.2.4 以制冷剂为工质的常规尺度螺旋通道流动沸腾传热研究 |
| 1.2.5 其他工质的常规尺度螺旋通道流动沸腾传热研究 |
| 1.2.6 微细尺度螺旋通道内流动沸腾传热研究 |
| 1.2.7 螺旋通道内沸腾传热关联式研究 |
| 1.2.8 微细尺度通道中的流动沸腾不稳定性 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 螺旋细通道内单相强化传热数值模拟研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 模型与边界条件设置 |
| 2.2.1 物理模型 |
| 2.2.2 数学模型 |
| 2.2.3 模型求解与网格划分 |
| 2.3 数据处理 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 数值方法可靠性验证 |
| 2.4.2 流动特性分析 |
| 2.4.3 传热特性分析 |
| 2.4.4 熵产分析 |
| 2.4.5 关联式拟合 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 螺旋细通道内气液两相流数值模拟研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型与边界条件设置 |
| 3.2.1 物理模型 |
| 3.2.2 数学模型 |
| 3.2.3 模型求解与网格划分 |
| 3.3 气液两相流截面含液率分布规律 |
| 3.3.1 进口含气率对螺旋通道内截面含液率的影响 |
| 3.3.2 涡发生器对螺旋通道内截面含液率的影响 |
| 3.3.3 速度对螺旋通道内截面含液率的影响 |
| 3.4 气液两相流的压降特性 |
| 3.4.1 进口速度对螺旋通道内两相压降的影响 |
| 3.4.2 涡发生器对螺旋通道内两相压降的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 流动沸腾实验装置与方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验装置 |
| 4.2.1 实验装置与步骤 |
| 4.2.2 实验段 |
| 4.3 实验工况与步骤 |
| 4.4 实验数据处理 |
| 4.4.1 有效热流密度 |
| 4.4.2 流量计标定 |
| 4.4.3 螺旋通道内单相区及两相区的长度 |
| 4.4.4 流体温度 |
| 4.4.5 局部传热系数 |
| 4.4.6 局部干度 |
| 4.4.7 不确定度分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 螺旋细通道内沸腾传热及不稳定性的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验结果与分析 |
| 5.2.1 沸腾曲线 |
| 5.2.2 传热系数 |
| 5.2.3 传热系数关联式 |
| 5.2.4 沸腾传热中的不稳定性 |
| 5.2.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 6.3 创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的科研成果 |
（3）热管内气液相分离及传热性能实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 热管简介 |
| 1.2.1 热管工作原理 |
| 1.2.2 平板热管 |
| 1.2.3 环路热管 |
| 1.2.4 重力热管 |
| 1.3 相变传热及相分离原理的应用 |
| 1.3.1 工质气化过程 |
| 1.3.2 微纳结构强化沸腾 |
| 1.3.3 相分离技术强化沸腾传热 |
| 1.4 相分离原理在冷凝过程中的应用 |
| 1.4.1 冷凝过程 |
| 1.4.2 相分离技术强化冷凝传热 |
| 1.5 热管传热强化及相分离原理的应用 |
| 1.5.1 微纳结构及超亲水改性强化热管传热 |
| 1.5.2 相分离技术在热管传热强化中的应用 |
| 1.6 本论文研究目的与内容 |
| 1.6.1 研究目的 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第2章 相变传热中的相分离研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 池沸腾实验 |
| 2.2.1 实验系统 |
| 2.2.2 换热表面的制备及表征 |
| 2.2.3 实验数据处理及分析 |
| 2.3 冷凝实验 |
| 2.3.1 实验系统 |
| 2.3.2 表面制备 |
| 2.3.3 数据处理 |
| 2.3.4 相分离冷凝表面传热性能对比 |
| 2.3.5 冷凝表面液膜脱离可视化分析 |
| 2.3.6 液体分离过程分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 环路热管内相分离及对传热特性的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 环路热管实验系统搭建 |
| 3.2.1 系统组成 |
| 3.2.2 蒸发器制作 |
| 3.3 毛细芯吸液性能表征 |
| 3.4 环路热管传热实验及数据处理 |
| 3.5 结果讨论 |
| 3.5.1 毛细芯内气液分离对环路热管运行温度的影响 |
| 3.5.2 环路热管运行热阻 |
| 3.5.3 气液分离对环路热管运行模式的影响 |
| 3.5.4 工质分布对温度均匀性的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 相分离式重力热管传热研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 重力热管实验系统及数据处理 |
| 4.2.1 系统搭建 |
| 4.2.2 数据处理 |
| 4.3 结果讨论 |
| 4.3.1 传统重力热管中的流动不稳定性问题 |
| 4.3.2 蒸发段内毛细芯实现气液分离 |
| 4.3.3 吸液乳突实现冷凝壁面液膜的分离 |
| 4.3.4 自湿润流体优化气液分离及分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 论文主要结论 |
| 5.1.1 相分离对传热过程影响的机理研究 |
| 5.1.2 环路热管内相分离及传热特性研究 |
| 5.1.3 相分离式重力热管传热特性研究 |
| 5.2 论文研究意义及创新点 |
| 5.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）歧管式微通道内气液流动沸腾换热的数值模拟与实验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 1.绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 歧管式微通道换热研究进展 |
| 1.2.1 歧管式微通道热沉简介 |
| 1.2.2 MMC单相流实验研究 |
| 1.2.3 MMC单相流数值研究 |
| 1.2.4 MMC流动沸腾实验研究 |
| 1.2.5 MMC流动沸腾数值研究 |
| 1.2.6 研究中的不足与启示 |
| 1.3 本文的研究目标与章节内容安排 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 章节内容安排 |
| 2.流动沸腾数值模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 VOF方法 |
| 2.2.1 简介 |
| 2.2.2 基本控制方程 |
| 2.2.3 表面张力 |
| 2.2.4 S-CLSVOF相界面捕捉方法 |
| 2.2.5 模型验证 |
| 2.3 气液相变模型 |
| 2.3.1 简介 |
| 2.3.2 Lee模型 |
| 2.3.3 Schrage模型 |
| 2.3.4 Rattner&Garimella模型 |
| 2.3.5 模型验证 |
| 2.4 湍流模型 |
| 2.5 流固热耦合 |
| 2.6 小结 |
| 3.矩形截面微通道内饱和流动沸腾机理的数值研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 矩形微通道内壁面附着单气泡生长 |
| 3.2.1 数值模型 |
| 3.2.2 单气泡生长换热特性 |
| 3.2.3 雷诺数、接触角与表面张力的影响 |
| 3.2.4 加热面双气泡合并的影响 |
| 3.3 不同宽高比矩形微通道内环形流动沸腾 |
| 3.3.1 数值模型 |
| 3.3.2 液膜厚度分布规律 |
| 3.3.3 环形流动沸腾换热特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 4.微通道结构对歧管式微通道热沉沸腾换热的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数值模型 |
| 4.2.1 控制方程 |
| 4.2.2 MMC的单相流验证 |
| 4.2.3 MMC的两相流验证 |
| 4.2.4 算例设置 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 微通道宽度 w_c和微通道翅片厚度 w_f的影响 |
| 4.3.2 进出口宽度比γ的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5.歧管类型对歧管式微通道热沉换热性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数值模型 |
| 5.2.1 控制方程 |
| 5.2.2 计算域设置 |
| 5.2.3 网格无关性检验 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 单相流流量分配 |
| 5.3.2 两相流型分布 |
| 5.3.3 沸腾换热特性 |
| 5.3.4 压降分布 |
| 5.4 本章小结 |
| 6.歧管式微通道热沉过冷流动沸腾的可视化实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验系统与数据处理方法介绍 |
| 6.2.1 实验系统介绍 |
| 6.2.2 歧管式微通道测试模块 |
| 6.2.3 实验操作方法 |
| 6.2.4 数据处理 |
| 6.2.5 不确定度分析 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 歧管式微通道单相流动换热与压降验证 |
| 6.3.2 沸腾曲线 |
| 6.3.3 换热系数变化规律 |
| 6.3.4 压降特性 |
| 6.3.5 流型分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7.总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 个人简介及在学期间发表的学术论文 |
（5）微纳形貌表面在不同结构微细通道内的流动沸腾强化换热研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 流动沸腾表面改性技术 |
| 1.2.2 微通道几何结构强化沸腾换热 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 2 实验系统与方法介绍 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 流体循环系统及装置 |
| 2.2.1 两相流动沸腾换热实验系统 |
| 2.2.2 实验仪器和设备 |
| 2.2.3 微细通道实验段 |
| 2.3 实验方法及流程 |
| 2.3.1 实验准备 |
| 2.3.2 实验流程 |
| 2.4 数据处理与误差分析 |
| 2.4.1 数据处理方法 |
| 2.4.2 不确定度分析 |
| 2.5 实验系统可靠性验证 |
| 2.5.1 压降验证 |
| 2.5.2 对流换热验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 矩形通道内纳米线表面过冷流动沸腾换热 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 形貌参数表征与测试工况 |
| 3.3 沸腾曲线与压降波动 |
| 3.3.1 局部沸腾曲线 |
| 3.3.2 压降波动 |
| 3.4 对流换热系数 |
| 3.4.1 平均换热系数 |
| 3.4.2 局部换热系数 |
| 3.5 沸腾流动两相流型 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 矩形通道内微米孔表面过冷流动沸腾换热 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 形貌参数表征与测试工况 |
| 4.3 过冷沸腾曲线 |
| 4.3.1 平均过热度沸腾曲线 |
| 4.3.2 局部沸腾曲线 |
| 4.4 沸腾换热系数与两相压降 |
| 4.4.1 平均沸腾换热系数 |
| 4.4.2 局部沸腾换热系数 |
| 4.4.3 压降与压降波动 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 带气泡发生腔的矩形通道内过冷流动沸腾换热 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 气泡发生腔与多孔铜表面 |
| 5.3 起始沸腾及流型特征 |
| 5.3.1 压降波动 |
| 5.3.2 沸腾曲线 |
| 5.4 两相换热特性 |
| 5.4.1 平均换热系数 |
| 5.4.2 局部换热系数 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 阶梯矩形通道内微纳复合表面的过冷流动沸腾换热 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 阶梯通道及微纳复合表面 |
| 6.2.1 阶梯通道与单相压降实验验证 |
| 6.2.2 微纳复合表面 |
| 6.3 沸腾换热特性 |
| 6.3.1 沸腾曲线与平均换热系数 |
| 6.3.2 沸腾数 |
| 6.4 流动沸腾两相流型 |
| 6.4.1 局部干涸区域分析 |
| 6.4.2 局部换热系数 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
（6）泡沫铜内流动与沸腾换热强化实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 泡沫金属流动与换热特性研究进展 |
| 1.2.1 泡沫金属流动性能研究进展 |
| 1.2.2 泡沫金属换热性能研究进展 |
| 1.3 泡沫金属沸腾换热性能研究进展 |
| 1.4 研究方法与内容 |
| 第2章 泡沫铜实验系统介绍 |
| 2.1 泡沫铜流动换热实验系统组成及工作原理 |
| 2.1.1 流动换热实验平台组成 |
| 2.1.2 实验系统工作原理 |
| 2.2 实验测试段具体设计 |
| 2.2.1 泡沫铜实验热沉室设计 |
| 2.2.2 泡沫铜与加热铜块的焊接 |
| 2.3 实验其他辅助系统 |
| 2.3.1 加热系统 |
| 2.3.2 冷却系统 |
| 2.3.3 数据采集系统 |
| 2.4 实验工质 |
| 2.5 泡沫铜性能测试实验步骤 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 实验样品表征与数据处理 |
| 3.1 实验泡沫铜样品结构参数 |
| 3.2 实验泡沫铜样品表征 |
| 3.2.1 实验泡沫铜样品表面形貌表征 |
| 3.2.2 实验泡沫铜样品接触角表征 |
| 3.3 实验结果计算公式与数据处理 |
| 3.4 实验测量误差分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 泡沫铜流动与换热性能研究 |
| 4.1 空通道与理论结果分析 |
| 4.2 流动阻力分析 |
| 4.3 对流换热性能分析 |
| 4.3.1 孔隙率对换热性能的影响 |
| 4.3.2 孔密度对换热性能的影响 |
| 4.3.3 泡沫金属样品对热阻的影响 |
| 4.3.4 综合性能的影响 |
| 4.3.5 热流量的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 泡沫铜的流动沸腾性能研究 |
| 5.1 泡沫铜两相沸腾换热特性 |
| 5.1.1 孔隙率对泡沫铜换热性能影响 |
| 5.1.2 孔密度对泡沫铜流动沸腾换热性能的影响 |
| 5.1.3 过冷度对泡沫铜换热性能影响 |
| 5.1.4 质量流速对泡沫铜换热性能影响 |
| 5.1.5 结构参数对泡沫铜换热性能影响 |
| 5.2 泡沫铜中流动沸腾不稳定性分析 |
| 5.2.1 质量流速对泡沫铜流动沸腾不稳定性的影响 |
| 5.2.2 孔密度对泡沫铜流动沸腾不稳定性的影响 |
| 5.2.3 孔隙率对泡沫铜流动沸腾不稳定性的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 本文的主要结论 |
| 未来工作的展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（7）不同金属基底上油田地热水防腐防垢涂层制备及池沸腾特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 热能利用过程中的腐蚀与污垢问题 |
| 1.1.1 换热设备的腐蚀与污垢问题 |
| 1.1.2 地热能利用中的腐蚀与结垢 |
| 1.2 微纳米涂层用于防腐防垢 |
| 1.3 池沸腾传热 |
| 1.3.1 池沸腾传热简介 |
| 1.3.2 核态池沸腾传热模型及模拟 |
| 1.3.3 池沸腾中的污垢 |
| 1.4 微纳米结构表面用于强化池沸腾传热 |
| 1.5 本论文的研究思路及内容 |
| 1.5.1 本论文的研究思路 |
| 1.5.2 本论文的研究内容 |
| 第2章 实验试剂、设备与涂层的表征 |
| 2.1 实验试剂及设备 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 涂层的表征 |
| 2.2.1 表面微观形貌表征 |
| 2.2.2 表面宏观形貌表征 |
| 2.2.3 表面润湿性表征 |
| 2.2.4 表面自由能计算 |
| 2.2.5 表面粗糙度表征 |
| 2.2.6 表面材料成分表征 |
| 2.2.7 表面涂层厚度表征 |
| 2.2.8 表面涂层附着力表征 |
| 2.2.9 表面耐腐蚀性能测试方法 |
| 2.2.10 表面抗垢性能测试方法 |
| 第3章 不锈钢基底涂层在油田地热水中的腐蚀与污垢行为 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 材料表面的制备 |
| 3.2.2 浸泡实验 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 涂层厚度与附着力 |
| 3.3.2 涂层表面接触角与表面自由能计算 |
| 3.3.3 表面形貌和化学成分 |
| 3.3.4 电化学分析 |
| 3.3.5 三种样片表面的结垢与油污黏附研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 铜基底超疏水涂层的制备及防腐防垢性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 铜基超疏水涂层的制备工艺研究 |
| 4.2.1 铜基超疏水涂层的制备方法 |
| 4.2.2 工艺条件对铜基超疏水涂层疏水性的影响 |
| 4.3 铜基超疏水涂层的表征 |
| 4.3.1 铜基超疏水涂层的表面形貌 |
| 4.3.2 铜基超疏水涂层的润湿性 |
| 4.3.3 铜基超疏水涂层的厚度与附着力 |
| 4.3.4 铜基超疏水涂层的耐蚀性 |
| 4.3.5 铜基超疏水涂层的抗污垢性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 钛基超疏水表面的制备工艺及防腐防垢性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 钛基超疏水涂层的制备 |
| 5.2.1 多孔TiO_2纳米管阵列表面的制备 |
| 5.2.2 多孔TiO_2纳米管阵列表面的超疏水改性 |
| 5.2.3 实验装置 |
| 5.4 制备条件对钛基超疏水涂层表面润湿性的影响 |
| 5.4.1 阳极氧化电压对钛基超疏水涂层表面润湿性的影响 |
| 5.4.2 阳极氧化温度对钛基超疏水涂层表面润湿性的影响 |
| 5.4.3 阳极氧化时间对钛基超疏水涂层表面润湿性的影响 |
| 5.4.4 电解液浓度对钛基超疏水涂层表面润湿性的影响 |
| 5.4.5 搅拌方式对钛基超疏水涂层表面润湿性的影响 |
| 5.4.6 基底粗糙度对钛基超疏水涂层表面润湿性的影响 |
| 5.5 钛基超疏水涂层的厚度与附着力 |
| 5.6 耐腐蚀性能分析 |
| 5.7 抗结垢性能分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 钛基超疏水涂层的池沸腾传热和防垢性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 涂层的制备 |
| 6.2.1 多孔TiO_2纳米管阵列表面池沸腾样片的制备 |
| 6.2.2 多孔TiO_2纳米管阵列表面池沸腾样片的疏水化 |
| 6.3 池沸腾传热和污垢实验 |
| 6.4 结果与讨论 |
| 6.4.1 样片表面的表征结果 |
| 6.4.2 池沸腾传热实验结果 |
| 6.4.3 不同样片表面的污垢行为 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 池沸腾垂直加热面上单个气泡的动力学模型研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 池沸腾传热过程表面气泡动力学模型的建立 |
| 7.2.1 在垂直加热壁面上的气泡生长过程 |
| 7.2.2 单个气泡的受力分析及数学模型 |
| 7.3 池沸腾中的传热过程 |
| 7.4 模型计算结果 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 结论、创新点及展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 本论文的创新点 |
| 8.3 展望 |
| 符号说明 |
| 参考文献 |
| 附录 Matlab 计算程序代码 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（8）板式直流蒸汽发生器半圆形直通道内流动换热特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRAC |
| 主要符号对照表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 小通道流动换热特性研究现状 |
| 1.2.1 小通道单相对流流动换热特性研究现状 |
| 1.2.2 小通道流动沸腾换热特性实验研究现状 |
| 1.2.3 流动沸腾数值模拟研究现状 |
| 1.3 目前存在的问题 |
| 1.4 研究内容 |
| 2 实验系统及数据处理方法 |
| 2.1 实验系统 |
| 2.2 实验段 |
| 2.3 实验工况范围 |
| 2.4 实验数据处理方法 |
| 2.5 实验不确定度分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 半圆形长直通道流动换热特性实验研究 |
| 3.1 实验系统验证 |
| 3.2 半圆形通道单相流动与换热准则关系式实验研究 |
| 3.2.1 换热Nu关系式 |
| 3.2.2 范宁摩擦系数f关系式 |
| 3.3 半圆形通道流动沸腾换热特性实验研究 |
| 3.3.1 常压下实验研究 |
| 3.3.2 高压下实验研究 |
| 3.3.3 不同压力下的对比分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 半圆形长直通道流动换热数值模拟研究 |
| 4.1 半圆形通道单相对流换热数值模拟研究 |
| 4.1.1 计算模型及边界条件 |
| 4.1.2 网格独立性分析及湍流模型验证 |
| 4.1.3 单相流数值模拟数据处理方法 |
| 4.1.4 通道平均流动换热特性结果分析与讨论 |
| 4.1.5 沿程流动换热特性结果分析与讨论 |
| 4.2 半圆形通道流动沸腾换热数值模拟研究 |
| 4.2.1 数值模型 |
| 4.2.2 计算模型及边界条件 |
| 4.2.3 网格独立性分析 |
| 4.2.4 流动沸腾数值模拟数据处理方法 |
| 4.2.5 不同沸腾模型下的模拟结果对比分析 |
| 4.2.6 两流体模型的参数敏感性分析 |
| 4.2.7 均相流结合Rohsenow模型的参数敏感性分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 板式直流蒸汽发生器多通道流动换热数值模拟研究 |
| 5.1 一二次侧一对典型通道单元流动换热特性数值模拟研究 |
| 5.1.1 计算模型及边界条件 |
| 5.1.2 结果分析 |
| 5.2 一二次侧5对典型通道单元流动不稳定性数值模拟研究 |
| 5.2.1 计算模型及边界条件 |
| 5.2.2 结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）特殊条件下航天低温推进剂加注过程流动传热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 2 液氢在振动管路中流动沸腾特性研究 |
| 2.1 液氢在振动管路中流动沸腾现象物理过程描述 |
| 2.2 液氢在振动管路中流动沸腾的数值计算方法 |
| 2.3 液氢在振动管路中流动沸腾传热特性 |
| 2.4 液氢在振动管路中流动沸腾压降特性 |
| 2.5 液氢在振动管路中流动沸腾流态变化 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 微重力下液氢管内流动沸腾特性研究 |
| 3.1 微重力下液氢管内流动沸腾过程物理数学模型 |
| 3.2 微重力下液氢流动沸腾气泡脱离特性 |
| 3.3 微重力下液氢流动沸腾传热特性 |
| 3.4 微重力下液氢流动沸腾临界热流密度状态特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 低温超临界氦有限空间自然对流动态特性实验研究 |
| 4.1 低温超临界氦有限空间自然对流实验平台 |
| 4.2 实验工况及实验方法 |
| 4.3 低温超临界氦有限空间自然对流温度动态特性 |
| 4.4 低温超临界氦有限空间自然对流压力特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 低温超临界氦有限空间自然对流特性研究 |
| 5.1 超临界氦的热物性及其在有限空间内自然对流的物理模型 |
| 5.2 低温超临界氦有限空间自然对流数值计算方法 |
| 5.3 充气压力对低温超临界氦有限空间自然对流的影响 |
| 5.4 热源结构参数对低温超临界氦自然对流的影响 |
| 5.5 低温超临界氦有限空间自然对流传热关联式 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间的科研成果 |
| 附录2 攻读博士期间主持和主要参与的科研项目 |
（10）粗糙表面管强化沸腾传热模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 粗糙表面管结构研究进展 |
| 1.2.1 涂层表面 |
| 1.2.2 粗糙表面 |
| 1.2.3 泡沫金属层表面 |
| 1.3 粗糙表面池沸腾换热的研究进展 |
| 1.3.1 粗糙表面池沸腾沸腾换热实验研究进展 |
| 1.3.2 粗糙表面池沸腾沸腾换热数值模拟研究进展 |
| 1.3.3 粗糙表面池沸腾沸腾换热换热机理研究进展 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 池沸腾换热过程的数值模拟研究 |
| 2.1 池沸腾换热数值模拟方法 |
| 2.1.1 多相流模型 |
| 2.1.2 表面张力模型 |
| 2.1.3 界面捕捉方法 |
| 2.2 光管的池沸腾换热数值模型 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 传质模型 |
| 2.2.3 几何模型 |
| 2.2.4 湍流模型 |
| 2.3 数值求解设置及计算模型验证 |
| 2.3.1 边界条件设置及求解方案 |
| 2.3.2 网格划分与计算模型验证 |
| 2.4 光管表面池沸腾数值模拟计算结果分析 |
| 2.4.1 光管表面气体成核过程 |
| 2.4.2 光管表面气相体积分数和壁面温度变化 |
| 2.4.3 光管表面气相速度变化 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 细螺纹管池沸腾传热性能模拟研究 |
| 3.1 细螺纹管的数值模拟方法 |
| 3.1.1 细螺纹管的几何模型及结构参数 |
| 3.1.2 几何模型及模拟条件设置 |
| 3.1.3 数值模拟结果验证 |
| 3.2 细螺纹管数值模拟结果分析 |
| 3.2.1 TP-4细螺纹管不同时刻下的气相体积分数分布云图 |
| 3.2.2 TP-4细螺纹管表面的气体成核过程 |
| 3.2.3 不同结构参数对细螺纹管池沸腾换热性能影响 |
| 3.3 细螺纹管池沸腾换热过程的机理分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 泡沫金属管池沸腾传热性能研究 |
| 4.1 泡沫金属管数值模拟计算方法 |
| 4.1.1 泡沫金属管的几何模型及结构参数 |
| 4.1.2 泡沫金属管的数学模型 |
| 4.1.3 几何模型及模拟条件设置 |
| 4.2 泡沫金属管数值模拟结果分析 |
| 4.2.1 泡沫金属管不同时刻下的气相体积分数分布云图 |
| 4.2.2 泡沫金属管表面气体成核过程 |
| 4.2.3 不同结构参数对泡沫金属管池沸腾换热性能影响 |
| 4.3 泡沫金属管池沸腾换热机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 粗糙表面管池沸腾传热极限计算 |
| 5.1 沸腾动力学理论 |
| 5.2 粗糙表面管池沸腾理论模型 |
| 5.2.1 粘滞阻力极限 |
| 5.2.2 水动力极限 |
| 5.3 粗糙表面管池沸腾传热极限 |
| 5.3.1 粗糙表面管有关参数 |
| 5.3.2 粗糙表面管粘滞阻力极限 |
| 5.3.3 粗糙表面管水动力极限 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在校期间发表的学术论文和研究成果 |
| 个人简历 |
| 学术论文 |
| 专利 |
| 致谢 |
四、Experimental Investigations on Boiling Heat Transfer Inside Miniature Circular Tubes Immersed in FC-72（论文参考文献）
- [1]非共沸混合工质R134a/R245fa流动冷凝特性及热质传递机理研究[D]. 张永欣. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]螺旋细通道内单相强化传热及流动沸腾传热研究[D]. 吴佩霖. 广西大学, 2021(12)
- [3]热管内气液相分离及传热性能实验研究[D]. 郭浩. 华北电力大学(北京), 2021
- [4]歧管式微通道内气液流动沸腾换热的数值模拟与实验研究[D]. 骆洋. 浙江大学, 2021(01)
- [5]微纳形貌表面在不同结构微细通道内的流动沸腾强化换热研究[D]. 李俊业. 浙江大学, 2020(03)
- [6]泡沫铜内流动与沸腾换热强化实验研究[D]. 曹薇. 江苏科技大学, 2020(03)
- [7]不同金属基底上油田地热水防腐防垢涂层制备及池沸腾特性[D]. 吕燕. 天津大学, 2020
- [8]板式直流蒸汽发生器半圆形直通道内流动换热特性研究[D]. 袁小菲. 北京交通大学, 2020(03)
- [9]特殊条件下航天低温推进剂加注过程流动传热特性研究[D]. 郑尧. 华中科技大学, 2020(01)
- [10]粗糙表面管强化沸腾传热模拟研究[D]. 田倩卉. 郑州大学, 2020(02)