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二氧化碳超临界相变过程中Rayleigh-Bénard对流的实验研究
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作者 赵一凡 吴笛 +4 位作者 王佳 李家亮 段隆盛 段俐 康琦 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期101-110,共10页
超临界流体是一种极端条件下(温度与压力均处于临界点以上)的非常态流体。浮力驱动的超临界流体Rayleigh-Bénard(RB)对流则是一种新的非线性热对流体系,其浮力作用不符合Boussinesq近似,且在温差的作用下物性在临界点附近出现剧烈... 超临界流体是一种极端条件下(温度与压力均处于临界点以上)的非常态流体。浮力驱动的超临界流体Rayleigh-Bénard(RB)对流则是一种新的非线性热对流体系,其浮力作用不符合Boussinesq近似,且在温差的作用下物性在临界点附近出现剧烈畸变并伴随着丰富的流动与相变耦合过程。本实验设计了可承载超临界二氧化碳(SCO_(2))的透明蓝宝石压力容器,建立竖直温度梯度作用下的超临界流体RB对流,观测不同温差作用下的流动结构和超临界相变过程并通过图像互相关算法计算“雾化”液滴的速度场。实验采用铂电阻测温,并精确控制容器上下端的温差,研究SCO_(2)在线性降温过程中多种流态与速度场的演化。在线性降温过程中,SCO_(2)经历超临界流动、跨临界流动和气液两相流动3个典型过程。跨临界流动是相变与浮力热对流的强耦合过程,导致超临界二氧化碳RB对流具有多态的非稳态流动。实验结果表明:超临界RB对流对温差极为敏感,温差越大则超临界域内的对流越剧烈;随着温度的降低,雾化的液滴不断凝聚,形成丰富的多层流动结构,并最终向气液两相流动演化。 展开更多
关键词 超临界流体 Rayleigh-Bénard对流 相变
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