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题名微柱结构表面核态沸腾单气泡的数值模拟
被引量：6
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作者
陈宏霞
孙源
肖红洋
刘霖
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机构
华北电力大学能源动力与机械工程学院
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出处
《化工进展》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第11期4845-4855,共11页
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基金
国家自然科学基金(51576063)
2019年度装备预研教育部联合基金青年人才基金(6141A02033526)
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文摘
利用计算流体力学方法(computational fluid dynamics,CFD)对三维均匀微柱结构表面单气泡核态沸腾过程进行数值模拟研究,使用VOF模型(volume of fluid model,VOF)在界面网格追踪加密的条件下精确捕捉气液界面,同时考虑气液界面和微层处的蒸发,准确获得三维微柱表面单气泡核态沸腾过程中的气泡动力学、温度演化和蒸发换热性能。结果表明,气泡脱离时间为1.79ms,体现了微柱结构促进气泡脱离的强化作用。通过气泡横向和纵向直径的变化准确表征了气泡在脱离过程中的变形过程,并模拟得到该过程流场热边界层及壁面温度的演变规律。同时,通过微层蒸发和气液交界面蒸发功率随时间变化的监测,指出气泡生长过程微层蒸发量占总蒸发量的52%;t=0.95ms后微层蒸发消失,气液界面蒸发维持相对稳定值(0.1~0.2W)直至气泡脱离。蒸发换热特性耦合气泡与壁面接触情况随时间的变化,揭示了单气泡核态沸腾过程蒸发换热机理的阶段性特征及时间分区,为在核态沸腾单个气泡生长脱离过程中更准确划分时间阶段、建立沸腾换热模型奠定基础,提供了参考。
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关键词
数值模拟
微柱结构
核态沸腾
气泡动力学
换热机理
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Keywords
numerical simulation
micro-pillar structure
nucleate boiling
bubble dynamics
heat transfer mechanism
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分类号
TK121
[动力工程及工程热物理—工程热物理]
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题名微柱表面液滴定壁温沸腾实验研究
被引量：2
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作者
陈宏霞
肖红洋
孙源
刘霖
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机构
华北电力大学能源动力与机械工程学院
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出处
《化工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第9期3363-3369,共7页
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基金
国家自然科学基金项目(51576063)
2019年度装备预研教育部联合基金青年人才项目(6141A02033526)
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文摘
利用高速摄像技术对去离子水液滴撞击微柱结构表面后的蒸发及核化过程进行观测。实验测得不同壁面温度下液滴蒸干时间,获得液滴沸腾曲线;发现相对光滑表面,微柱表面在50、60、70、80、120℃强化相变换热,120℃时强化比例最大,达到35.71%;壁温为90、100、110℃时,微柱表面无强化作用。从液滴直径和厚度的变化可知微柱表面液滴蒸发分为两个阶段:第一阶段,液滴直径不变,厚度变化;第二阶段,液滴厚度接近微柱高度,直径减小。随壁温升高,第一阶段时长显著缩短。液滴内部核化点密度和气泡平均直径随壁面温度的升高均有明显增大的趋势。需指出的是,液滴冲击对微柱表面液滴内部核化点分布有重要影响,受微柱结构及滴落冲击作用液滴内部成核气泡沿液滴半径呈辐射状分布。
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关键词
液滴撞击
微柱结构
蒸发
汽化核心
气泡直径
气泡分布
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Keywords
droplet impacting
micro-pillar structure
evaporation
nucleation site
bubble diameter
bubble distribution
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分类号
TK121
[动力工程及工程热物理—工程热物理]
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