閉合環(huán)路脈動(dòng)熱管穩(wěn)定運(yùn)行傳熱機(jī)理的理論研究.pdf

1、脈動(dòng)熱管自20世紀(jì)90年代提出以來(lái)，就因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、效率高等特點(diǎn)，被認(rèn)為是解決微小空間、高熱流密度散熱的最有潛力的新型高效傳熱元件之一。本文建立了彎月區(qū)蒸發(fā)薄液膜模型和閉合環(huán)路脈動(dòng)熱管穩(wěn)定運(yùn)行的數(shù)值模型。研究了脈動(dòng)熱管內(nèi)每個(gè)汽泡周?chē)谋∫耗さ膫鳠?、傳質(zhì)過(guò)程和汽、液塞在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的流動(dòng)特性和傳熱特性。
　　在彎月區(qū)蒸發(fā)薄液膜模型中蒸發(fā)薄液膜的流動(dòng)采用直角坐標(biāo)系中二維Navier-Stokes方程，得到了液膜厚度的二階微分方程

2、，進(jìn)而采用四階Runge-Kutta方法計(jì)算。再根據(jù)質(zhì)量、能量守恒，建立傳質(zhì)與傳熱之間的聯(lián)系，研究了薄液膜傳熱熱阻以及管徑和過(guò)熱度對(duì)薄液膜傳熱、傳質(zhì)的影響。結(jié)果表明：薄液膜厚度極薄（μm數(shù)量級(jí)）的情況下，汽液界面熱阻起主要作用；在厚度大于0.1mm時(shí)，導(dǎo)熱熱阻所占的比例0.9以上其主要作用。在Tv=323.15K，d=2mm下，增加管壁與蒸汽的溫差使得蒸發(fā)薄液膜區(qū)與本征彎月面區(qū)的分界線前移，使得蒸發(fā)薄液膜區(qū)減小。但蒸發(fā)薄液膜區(qū)的最大熱流

3、密度以及該區(qū)的傳熱、傳質(zhì)系數(shù)都會(huì)增加；而在Tv=323.15K，△T=5K時(shí)，增大管徑會(huì)使得液膜的厚度和長(zhǎng)度都有所增加，使得阻礙液膜蒸發(fā)的汽液相壓差降低。同樣會(huì)使蒸發(fā)薄液膜區(qū)的最大熱流密度以及傳熱、傳質(zhì)系數(shù)的增加。
　　結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)象和理論研究成果，建立閉合脈動(dòng)熱管穩(wěn)定運(yùn)行的數(shù)學(xué)、物理模型。在該模型中對(duì)汽、液塞不同管段處進(jìn)行受力和受熱分析，建立了質(zhì)量、動(dòng)量、能量守恒方程，并考慮了新汽泡產(chǎn)生、舊汽泡的破滅。采用一階顯示差分法