振蕩流熱管傳熱機理及其與脈動外場之間的耦合作用.pdf

1、振蕩流熱管不僅具有優(yōu)良的傳熱性能，還有結構簡單、可以隨意彎曲，可以采用不同的加熱方式和加熱位置，易于實現(xiàn)微型化等獨特的優(yōu)點，自其誕生之日起便受到了許多學者的關注。本文采用理論分析和實驗研究相結合的方法對振蕩流熱管傳熱規(guī)律及外場強化方法進行了研究，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，通過實驗詳細分析了以水和乙醇為工質時，充液率、傾斜角度、加熱溫度對熱管傳熱性能的影響規(guī)律，并對兩種不同工質的熱管啟動特性和

2、傳熱性能進行了比較。
　　 2.建立了簡化的振蕩流熱管物理數(shù)學模型，在模型中引入了擴展彎月面蒸發(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量、能量和動量守恒控制方程。采用顯式有限差分法對方程離散化進行數(shù)值求解，得出了在不同直徑和傾斜角度下熱管內部溫度、壓力、位移的變化，以及直徑、傾斜角度對熱管性能的影響。
　　 3.采用理論建模與數(shù)值計算的方法，研究了脈動外場與振蕩流

3、熱管內部振蕩流動、熱傳遞過程之間的耦合作用及對傳熱性能的影響。
　　 4.首次提出了脈沖加熱強化振蕩流熱管傳熱的方法。實驗結果表明，脈沖加熱強化振蕩流熱管傳熱的方法是可行的。除了極個別工況，脈沖加熱振蕩流熱管的傳熱性能均優(yōu)于連續(xù)加熱。當維持加熱功率不變，改變脈沖寬度和脈沖間隔時，熱管的傳熱性能亦隨之發(fā)生變化，此時脈沖加熱熱管性能亦優(yōu)于連續(xù)加熱。脈沖加熱對熱管內脈動機制產(chǎn)生影響，外場與內場之間存在耦合效應，其優(yōu)化運行參數(shù)仍需進一步

4、的探討。
　　 5.對熱管壁面溫度信號進行了分析，定義了表征熱沖擊強度的參數(shù)——脈動因子fA。當熱管具備優(yōu)良的傳熱性能時，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化振蕩流熱管傳熱性能的方法。實驗結果表明，聲空化外場強化傳熱方法是可行的。但與已有文獻結果不同，同樣是單相對流換熱，強化效果并非與聲空化場強度成正比，甚至在有些情況下反而削弱了傳熱。在合適的聲空化強度下，能獲得顯著強化效