一、环形狭缝通道内环状流模型的数值分析（论文文献综述）
刘肖[1]（2021）在《微通道两相流流动及传热特性研究》文中提出在能源日益短缺的今天,节约能源,降低能耗已经成为共识。微通道由于其比表面积大、传热效率高等优点被广泛应用于微电子、化工等各个领域。微通道内的流动状态和传热传质特性已经成为研究的必要课题。常规通道两相流流动机理并不适用于微通道两相流。对于微通道两相流流动及传热的认识仍然不够充分。因此对微通道两相流的流动特性和传热特性的研究显得尤为重要。本文分别通过数值模拟和实验方法对并行矩形微通道流动及压降特性和直接接触冷凝流动及传热特性进行了研究。采用空气和水为流体相,对并行微通道两相流流动特性进行了数值模拟,发现四种稳定的流型,分别为泡状流、段塞流、环状流、附壁流。分析了流体速度、粘度、表面张力对流型转变的影响并绘制流型图,其中粘度对流型的影响相对较小。表面张力对泡状流和段塞流区域影响较大。压降随着流体速度增加而增加,但液相速度对压降的影响较大,在两相流中液相对压降起主导作用。讨论了部分均相流模型和分相流模型的预测效果。对于微通道两相流中常见的段塞流,以流型为基础的压降预测模型预测效果较好,但随着流速的增加预测效果逐渐下降。在微通道直接接触冷凝实验中,采用蒸气和水作为流体相,通过可视化系统观测到三种主要流型,包括段塞流、环状流、雾状流,并对流型在通道中的特点做了分析。分析了通道尺寸和流速对传热和温度分布的影响。实验结果表明:不同深度的微通道壁面温度上升速率不同,但均包含快速上升和基本稳定两个阶段。微通道壁面温度随着时间的增加而增加,并沿流体流动方向逐渐降低。在同样的时间点,壁面温度随着液相速度的增加而降低。局部努塞尔数与流速和通道尺寸有关。入口处流体温度与壁面温度相差较小而热流密度较大,所以局部努塞尔数在入口处取得最大值。壁面热流密度的增加能够增强两相流的换热效果。
赵润泽[2]（2021）在《低温环路热管高效冷凝器设计及性能优化》文中进行了进一步梳理在空间探测应用中,需要使用热控系统对低温光学系统和电子学系统进行控温。机械制冷机能够提供较大的冷量,同时保证输出温度的精度和稳定性,是航天热控系统的理想冷源。环路热管是一种高效的两相热传输设备,能将制冷机的冷量远距离传输至受控元件,同时隔离制冷机对光学系统的电磁和机械震动干扰,环路热管管线具有一定的柔性,方便在航天器内灵活布局。环路热管冷凝器是与制冷机换热的核心部件,由于冷凝器尺寸通常远大于制冷机冷头,因此需要使用冷板进行过渡连接,造成了额外的热损失和重量负担。针对以上问题,本文对低温环路热管冷凝器小型化设计进行了相关研究。为了在更小的冷凝器面积内实现相同的换热量,需要对流道进行紧凑化设计,同时流道截面尺寸需要更小。本文冷凝器设计为与制冷机冷头尺寸接近的圆盘状,外部尺寸为Φ60 mm×10 mm,内部流道借鉴高热流密度散热领域中常用的树状流道网络,设计了侧进侧出型的Y形分叉流道网络,流道级数为对称4级,每一级在分叉后分支数为2。每一级分支内,母流道和子流道的截面尺寸遵循固定比例,单支子流道截面积小于母流道,但是两支子流道的总截面积大于母流道,工质在每个分叉后流速降低。Y形分叉流道相比相同流道长度和水力直径的串行流道相比具有更大的换热面积和更小的压降,同时温度分布更加均匀,能满足小型冷凝器高效换热的需求。设计得到的冷凝器可以与制冷机冷头直接耦合,设计重量仅为传统压管式涡旋冷凝器的1/3。基于设计优化后的圆盘状Y形分叉流道冷凝器,设计加工了使用丙烯工质的环路热管整机,并进行了测试实验。实验得出以下结论:在冷凝器温度223 K、203 K、183 K时,对应最小热阻值分别为0.19 K/W、0.29 K/W和0.50 K/W。工作温区下降时,由于蒸发器到补偿器的漏热增大,环路热管热阻逐渐增大。环路热管在低温下由可变热阻区到固定热阻区的转折点后移,183 K时环路热管全程工作在可变热阻区。对冷凝器出口温度的分析发现,随着温度下降,冷凝两相段长度变短,冷凝器长度由设计不足逐渐转变为设计冗余,对冷凝器流道长度设计提出了建议。实验对比了流道长度相同（90 mm）的Y形分叉流道和U形单管流道冷凝器,实验结果表明,在冷凝器温度223 K时,Y形流道冷凝器和U形流道冷凝器的环路热管分别在30 W和20 W时进入固定热阻区,其最小热阻分别为0.19K/W和0.47 K/W。从换热和流阻的角度分析,在相同的流道长度下,Y形流道冷凝器具有更大的换热面积和更小的流动阻力,有利于降低冷凝相变温度和外环路压降,从而获得更小的换热温差和热阻。使用Y形流道冷凝器的环路热管明显具有更高的换热效率,在与低温制冷机耦合的热控系统中有很大的应用价值。
骆洋[3]（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》文中研究指明近几十年来,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。
姚然[4]（2021）在《透平叶片端壁及前缘冷却特性的数值研究》文中研究指明随着航空发动机技术的持续发展,透平进口温度和压力不断提升,远远超过了现有材料的最高耐受温度,包括端壁和前缘在内的透平冷却叶片直接暴露在高温高压的极端环境中。为了保障透平叶片的正常运行,亟需发展先进高效的冷却技术。目前,常用的冷却技术可以按照冷却气体是否混入高温主流分为外部冷却和内部冷却,前者包括气膜冷却和层板冷却等,后者包括肋化通道冷却、冲击冷却和涡流冷却等。近年来,对这些冷却方法的传热机理、影响因素和结构优化的研究大量涌现,受到了研究者的广泛关注。尽管如此,一些冷却技术从理论研究到实际应用还有一定距离,仍然有一些问题亟需解决。例如:现有的机理实验研究大多采用简化的透平冷却叶片几何模型代替真实的复杂模型,或采用简化的边界条件代替复杂的真实边界条件。显然,这类简化的做法会对冷却效果的预测造成一定的偏差。此外,如何在减少冷气消耗的同时获得较高的冷却效率依然始终是透平冷却叶片设计者面临的一大难题。为此,本文采用通过实验验证的流固耦合数值方法,对不同冷却结构下,真实透平叶片端壁和前缘的冷却特性进行深入研究,主要工作如下:（1）讨论了环形透平端壁简化为平板对气膜冷却效率的影响。通过真实环.形端壁和简化平板端壁上气膜冷却效率的比较,发现在不同工况下,端壁平板简化对绝热和综合冷却效率的影响是截然不同的。在高主流雷诺数的真实工况下,真实环形端壁会导致综合冷却效率出现“马太效应”,即:在气膜覆盖较好的区域产生高冷却效率,在气膜覆盖较差的区域产生低冷却效率。因此,在环形端壁上的温度梯度更大,也就是说,使用平板端壁简化可能会高估端壁的使用寿命。（2）分析了利用传热传质相似性测量端壁气膜效率的可靠性和准确性。本文先对湍流状态下传热和传质过程的控制方程进行系数比较,再分别使用空气和二氧化碳作为冷却工质,用数值计算方法分别比较透平端壁的传热和传质气膜效率。研究发现,以传质实验代替传热实验的可靠性和当地湍流特征有关。只有当湍流输运占主导地位,且湍流传热和传质扩散系数十分接近时,用传质实验预测传热特性的准确度较高。对真实透平端壁来说,在上游层流区域产生的误差较大,中游湍流区域误差较低,而下游区域传质气膜效率低于真实的传热气膜效率。（3）针对叶片前缘很难冷却的问题,提出了一种新型的多级涡流冷却概念,并通过数值模拟研究了该结构的流动和传热特性。结果表明,与传统的单级涡流冷却结构相比,这一新型的多级结构能够在不增加冷气消耗的前提下,获得更高、更均匀的传热速率。虽然使用该结构付出了总压损失升高的代价,但气热性能是总体提高的。（4）研究了叶片前缘双层壁冷却结构的传热和流动特性。通过在不同总压比下的数值模拟,发现了高温燃气倒灌进入叶片内部的不利现象,并分析了该现象形成的原因,据此提出了一系列改进措施,有效地提升了目标壁面的冷却效率。（5）在考虑主流入口热斑的真实条件下,研究了热斑运动和扩散规律,分析了叶片前缘气膜冷却和双层壁冷却结构的冷却特性,比较了两种结构在热斑条件下的冷却效果。结果表明,热斑会导致叶片前缘产生局部的高温区域,该区域的特性同热斑的强度、位置有关。在主流温度非均匀的条件下,双层壁冷却结构相比气膜冷却结构能够获得更高的冷却效率,但是在扰流柱上存在较高的温度梯度和较大的热应力。
刘玉清[5]（2020）在《倾斜环状管内负压沸腾换热特性的实验研究与数值模拟》文中进行了进一步梳理食品、药品等生产过程中存在可回收的低品位能量,使用低温热管装置能够有效的将其回收,带有环状管换热器的热管能够较为方便地对现有生产线进行能量回收改造,但需要对环状管内的沸腾现象进行深入的研究。为了系统的描述环状管内水的负压沸腾现象换热特性,探究带有不锈钢环状管蒸发器的水工质重力型分离式热管在低品位能量回收场合使用的可行性,本文使用实验研究与数值模拟结合的方法对环状管内水的负压沸腾现象换热特性进行了研究。本文搭建了依托于重力型分离式热管的倾斜环状管负压沸腾实验台,对不同蒸发压力、不同倾斜角度、不同系统充注率下的水在环状管内负压沸腾过程进行了实验研究,结果表明:当维持环状管蒸发压力不变时,环状管内负压沸腾主要相变区的平均表面换热系数随着环状管倾斜角度从0°开始增加,并在10～20°时达到一个极大值,然后下降,在60～75°达到低谷,而后再次增加,并在90°时达到另一个极大值;在倾斜角度较大时,形成一个局部高温区,在实际生产中容易损毁热敏性物料;平均表面换热系数的变化和局部高温区的形成与沸腾流型的变化有关,在0°时环状管内的沸腾现象表现为微弱的表面沸腾,随着倾斜角度的增加,在10°演变为弹状流,发生“喷涌现象”,随后核态沸腾开始发展,流型转变为弹状-泡状流,并在90°时形成完全的核态沸腾泡状流;不同倾角、蒸发压力对应的最佳系统充注率不同,倾角20°时,蒸发压力26000 Pa和22000 Pa对应的最佳系统充注率分别为48.3%、43.3%。本文对0°和90°倾角的环状管内负压沸腾过程利用ANSYS Fluent 15.0软件进行了数值模拟,制定了三阶段的数值模拟方案,结果表明:随着Lee模型中的相变因子的增加,0°倾角工况主要相变区平均表面换热系数增加,90°倾角工况则减少,其原因是90°倾角时,气泡更容易形成气膜覆盖在内管热壁面导致换热恶化;0°倾角工况推荐相变因子取0.01,90°倾角工况推荐相变因子取0.1,模拟得到的主要相变区平均表面换热系数能够与实验相匹配;模拟再现了实验中的局部高温区现象,其形成原因与沸腾区的扰动有着密切联系。
王亚成[6]（2020）在《并联小通道流动沸腾干涸特性研究》文中研究说明小通道换热器具有的换热效率高,易于密封和体积小的优势,使其在航空航天、电子设备、化学制备等领域展现出巨大的潜力,因此本文将针对并联小通道沸腾流动过程中的干涸特性进行研究。本文采取实验探究的方法,探究制冷剂R141b在并联小通道换热器（换热器由9个并联的2×2×250mm的小通道并联而成）的干涸特性。本文首先对并联小通道在沸腾传热过程中的干涸特性进行研究。通过可视化观察,发现并联小通道在沸腾传热过程中会依次泡状流、弹状流、环状流、干涸和雾状流五种不同流型。对五种流型下的温度信号进行计算,发现在小通道沸腾传热过程中,环状流的换热系数最高,传热效果最佳,而当通道内出现干涸现象时,通道的传热效果明显下降。本文通过分析不同流型下的压差信号来揭示通道内的动力学特性。由于沸腾传热过程中属于混沌现象,因此本文借助三种信号分析方法（AOK-TFR分析法、AR-功率谱图分析法和递归图分析法）对压差信号进行频域分析。并且基于动力学分析,通过对递归特性参数归纳,总结,获得基于压降信号的干涸预警预测模型为:RR<0.38,DET>0.65,并且LAM>0.82。当某一流型压降信号的递归特性参数符合上述规律时,该流型就为环状预警流型,此时需要通过调节流量或工质进口温度来防止干涸的发生,实现通过干涸动力学特性预测干涸的目的。本文继续对电场力干扰下并联小通道的干涸特性进行研究。通过可视化研究,发现小通道在电场力干扰下出现了流型特殊变化现象,即当小通道没有受到电场力干扰时通道内会有气泡产生。并且随着气泡的发展,流型发生演变,而在电场力作用下,通道内没有气泡产生,一直保持单相液体流动。直到通道底部出现干涸点（即通道达到临界热流密度）后,通道内流型瞬间转变为干涸和雾状流型。对电场力干扰下并联小通道内的温度信号和压力信号进行分析,结果显示:通道到达临界点时的壁面温度,随着电压的增大而增大。通道干涸点前的压差信号随着电压的增大而减小。通道换热系数,临界热流密度,有效吸热率均随着电压的增大而增大。为了更好的预测电场力干扰下通道的临界热流密度,本文提出了一个新的无量纲参数-无量纲电场力,并且在此基础上提出了一个用于电场力干扰下的临界热流密度预测模型。通过验证,本文提出新的临界热流密度预测公式的预测精确性在±15%以内。
袁小菲[7]（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》文中研究指明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。
张亮[8]（2019）在《Ω型凹槽微通道内的汽泡行为及流动沸腾特性》文中研究说明微通道的流动沸腾散热方式具有体积小、传热速率高等优势,是解决高热流微电子器件冷却问题的有效方式之一。在微通道的受热壁面上开设凹槽的人工汽化核心方法,能够有效降低微通道流动沸腾的不稳定性及强化沸腾换热。凹槽微通道的流动沸腾换热特性与其内部发生的汽泡行为、汽液两相流型演变密切相关。探讨凹槽微通道发生流动沸腾过程中的汽泡行为、流型演变等,有助于改善微通道沸腾换热的性能,认清微通道流动沸腾的换热机制。本文在平直微通道的受热壁面上开设Ω型凹槽,基于CFD-Fluent软件的VOF模型,补充编译用户自定义函数,构建微通道内的流动沸腾换热模型。重点研究Ω型凹槽微通道流动沸腾过程中的汽泡行为、汽液两相流型演变及流动沸腾换热特性等。依据数值计算结果,基于Matlab人工神经网络工具箱,采用BP、RBF神经网络对Ω型凹槽微通道内的汽液两相流型进行识别。主要工作和结论如下:（1）考察Ω型凹槽微通道流动沸腾的汽泡行为。相比于常规平直微通道,Ω型凹槽微通道中的汽泡行为明显不同,主要体现在汽泡的成核、脱离及聚并行为不同。Ω型凹槽微通道内的聚并汽泡与加热壁面间能较好地维持液膜薄层,降低通道主流区温度,改善流动沸腾的不稳定性。（2）探讨Ω型凹槽微通道中的汽液两相流型演变特征。数值模拟结果发现,在Ω型凹槽微通道中的汽液两相流型有孤立泡状流、受限泡状流、拉伸泡状流及环状流等。分析流速、凹槽结构对出口区域流型演变的影响,结果发现,随着流速的增大,汽液两相流型从环状流转变为拉伸泡状流,并有发展为孤立泡状流的趋势。凹槽结构的差异会对流型产生不同程度的影响。（3）对比不同结构Ω型凹槽的微通道沸腾换热系数与压降特性。结果表明,不同结构下,Ω型凹槽微通道的强化沸腾换热效果有所不同。一定的凹槽深度、凹腔直径可以改善流动沸腾不稳定性,但深度过深会引起凹槽局部蒸干,直径过大会增加通道内的汽泡份额,从而减弱强化换热效果。Ω型凹槽微通道内的压降均高于平直微通道,且凹腔直径对压降的作用更为显着。（4）采用BP、RBF神经网络识别Ω型凹槽微通道内的汽液两相流型。依据数值计算所得到的流型,提取并处理相关特征数据,构建相应的神经网络模型,将训练样本输入到网络中进行训练,并测试网络整体性能。结果发现,BP、RBF神经网络对测试集流型的识别成功率分别为94.4%、88.9%。两种神经网络的流型识别都具有较好的准确性,为凹槽微通道内的流型识别提供了新思路。
何川[9]（2019）在《自然循环下小型堆燃料组件临界热流密度数值分析》文中研究指明临界热流密度（CHF:Critical Heat Flux）是指因加热表面偏离泡核沸腾或产生干涸,导致换热面发生传热恶化,引起传热表面温度突升的现象,是一项重要的热工水力参数。对于一般情况下的CHF研究,通常集中在高压高流量条件下。而随着小型模块化堆（SMR）研究热度的提升,低压低流量自然循环条件下的CHF研究备受关注。本文针对铀氢锆型研究堆（TIRGA:Training,Research,Isotopes,General Atomics）实验,对小型堆自然循环条件下的CHF进行了数值分析。分别利用RELAP5/MOD3.3和TRACE热工水力程序对单棒束、三棒束以及四棒束测试段实验台架进行建模分析,工况范围参照实验工况条件,为:质量流量为0-400kg/m2s、入口压力为100-290kPa、过冷度为10-90K的自然循环条件。在TRIGA反应堆模拟台架实验数据基础上对程序中的CHF预测值进行对比分析。主要结果为:（1）分别分析了两程序中CHF预测值随质量流量、压力、过冷度的变化趋势。（2）分析了两程序的CHF预测值与实验值的误差范围。RELAP5程序计算误差总体在±55%以内,TRACE程序计算误差约为±40%以内。误差一方面来自于程序内置模型计算条件的不适用性,另一方面来自于程序对复杂测试段流道的建模存在一定的局限性。（3）将两程序预测值与实验值进行对比评估,综合趋势吻合以及误差大小,发现对于TRIGA实验台架在自然循环条件工况下的CHF数值模拟,TRACE程序模拟结果相对较为准确。最后,选用适用条件接近低压低流量条件的已有CHF经验关系式进行计算对比,并在已有关系式基础上,结合实验数据提出一条改进关系式。分析发现,El-Genk关系式中用于段塞流和环状流的关系式,以及改进关系式相比于其他所选关系式,计算值与实验值相对误差较小,更适用于本文低压低流量自然循环工况下的CHF值预测。本文的研究可以用于评估RELAP5、TRACE程序中CHF预测模型在低压低流量条件下的准确性,并为自然循环工况条件下CHF经验关系式的适用性作出评价,对小型堆自然循环工况下的CHF预测具备参考意义。
禹法文[10]（2019）在《微槽道结构热管内气液两相流与传热特性的研究》文中指出微槽道结构热管具有结构紧凑、无泵驱动、传热性能好的优点,已成为有限空间高热流密度设备散热的重要传热元件,在微电子机械系统（MEMS）、航空航天热控系统、能源热转换等领域有广泛的应用。与传统吸液芯热管不同,微槽道结构热管可依靠重力和微槽道的毛细力实现热管气液两相工质循环。微槽道结构产生的气液界面张力对热管内的气液两相流行为及相变传热特性产生了重要影响。因此,开展微槽道结构热管内气液两相流行为与相变传热特性的研究,对揭示微尺度气液两相流动力学和微尺度相变传热学具有重要的科学意义,也将对微槽道结构热管的推广应用提供理论指导和技术支撑。伴随着重力热管的小型化,微槽道结构产生的气液界面张力将对重力热管内气液两相流动和相变传热产生重要影响,但是,微槽道尺度效应对重力热管内复杂的气液两相流动和传热传质行为的影响机理目前还未得到充分揭示,特别是微槽道重力热管的脉动流工作模式及其脉动流动传热非线性机理的认识还不够。再者,重力和毛细力耦合作用下轴向微槽道热管内蒸发相变传热特性的研究亟待开展。并且,现有微槽道平板热管内毛细流动的可视化实验还处在二维流型图像的提取,对微槽道平板热管内三维气液界面重建缺少量化描述。此外,在数值研究方面,有关微型平板重力热管内气液相变传热的模拟工作也非常缺少。为此,本论文实验研究了微槽道重力热管两相流动力学特性,并对脉动流状态的温度脉动行为开展了非线性分析;实验研究了重力辅助轴向微槽道热管蒸发相变传热特性;采用光学分层显微成像法开展了微槽道平板热管气液两相界面的三维重建描述;基于格子Boltzmann方法建立了微型平板重力热管内气液相变传热过程的理论模型,数值研究了受限微结构内沸腾-冷凝耦合相变传热特性。概括起来,本论文的主要研究内容及研究结论如下:（1）微槽道重力热管两相流动力学特性的实验研究开展了槽道深度为1mm,7种不同宽度（0.5、1、1.5、2、2.5、3、4mm）铝制槽道的甲醇和乙醇两种工质微槽道重力热管垂直工作状态的可视化实验研究,观测并定义了热管垂直工作时气液两相运行的三类典型工作状态,并建立了热负荷和通道尺寸对热管热动力学行为影响的统一流型图。实验结果表明,除存在池状流和环状流,微槽道重力热管内还存在脉动流工作状态。脉动流伴随着液塞的随机形成和脉动。池状流和环状流分别对应较小和较大的Weber数,脉动流对应的Weber数介于池状流和环状流之间,且数值略小于0.7。脉动流工作状态的传热特性优于池状流的情况,其传热特性介于池状流和环状流之间。膜态蒸发和冷凝及热传导是池状流工作状态的主要传热形式,脉动流工作状态热管主要靠强制蒸发和冷凝实现换热,膜态蒸发和冷凝是环状流状态热管传热的主要途径。低热负荷工况,热管主要依靠壁面导热实现传热,充液率对热管壁面温度响应及壁面轴向温度分布的影响均较小,充液率对高热负荷工况的两相流动状态和传热特性有显着影响,中等充液率时,在蒸汽和液塞的交替冲刷作用下,热管各段壁面温度均表现出脉动特性。（2）微槽道重力热管脉动流动传热特性的非线性分析开展了1mm×1mm铝制槽道乙醇工质微槽道重力热管垂直工作脉动流状态的可视化实验研究和测温实验,观测并定义了热管脉动流状态液塞的两种典型脉动类型,并借助现代自相关（AR）模型功率谱分析方法对脉动流状态热管的壁温脉动特性进行了定量分析。研究表明,微槽道重力热管脉动流状态气液两相的脉动主要有单通道独立脉动和邻道干扰脉动两种类型,分别对应中等热负荷和高热负荷的情况。单通道独立脉动以单根通道内液塞的随机形成和脉动为典型特征,单根通道内液塞和高温蒸汽对热管壁面的交替冲刷使得脉动过程中壁温脉动出现一个主频。邻道干扰脉动以单根通道内液塞的脉动和邻近通道内液塞的相互干扰脉动为典型特征,邻道干扰脉动的壁温脉动呈现高频和低频两个主频。（3）重力辅助轴向微槽道热管蒸发相变传热特性的实验研究借助高速显微成像系统和热红外测温技术,开展了小倾角工况下重力辅助轴向微槽道热管内气液两相流动及传热特性的可视化实验研究,阐明了蒸发段三种典型蒸发模式的两相分布特征和传热机理,分析了热负荷和工作倾角对重力辅助轴向微槽道热管蒸发段蒸发机理的影响,并基于Bond数和Weber数建立了定量描述蒸发机理的蒸发模式分布图。此外,还对小倾角工况重力辅助轴向微槽道热管角膜蒸发相变传热过程存在的超调启动和相界面不稳定特征进行了论述。实验结果表明,随着热负荷的增加,小倾角（θ=8°、θ=12°）情况下重力辅助轴向微槽道热管蒸发段内不仅出现了水平工作状态下出现的池表面蒸发模式和肋膜蒸发模式,还出现了小倾角工作状态重力辅助轴向微槽道热管蒸发段特有的角膜蒸发模式。微槽道内伴有复杂的气液两相界面随机脉动是角膜蒸发模式的典型特征。与池表面蒸发传热相比,肋膜蒸发模式下重力辅助轴向微槽道热管的相变传热能力显着提升。薄液膜区域的扩大使得角膜蒸发模式下蒸发段的传热性能优于肋膜蒸发模式。小倾角作用下重力辅助轴向微槽道热管启动过程中蒸发模式由肋膜蒸发向角膜蒸发模式转变造成了蒸发段壁面温度的超调,气液界面的不稳定脉动是蒸汽流动对矩形槽道尖角和槽道下部冷凝液不均匀携带作用的结果。（4）微槽道平板热管内气液相界面的可视化实验研究开展了0.5mm×0.5mm乙醇工质石英材质微槽道平板热管准稳定运行时气液界面的可视化实验,并基于光学分层显微成像原理实现了对微槽道平板热管两相界面分布的三维重建,分析和讨论了冷凝段、绝热段和蒸发段的气液两相三维分布特征和传热机理。实验结果表明,微槽道平板热管水平准稳态工作时,重力对槽道内轴向液层和径向液层分布的影响较小,液层近乎对称分布在正方形槽道的尖角区或对称覆盖着槽道壁面。与重力的影响不同,表面张力对液相分布的影响较显着。在表面张力作用下,冷凝段液塞处的气液两相界面呈对称性较好的子弹头形状分布在热管槽道中心区域,且弹头端指向冷凝端。液塞之外的区域,不同深度气液两相界面均在表面张力作用下形成由液相指向气相的凹弯月面。沿热管轴向冷凝端与蒸发端液相弯月面曲率半径之差导致的毛细压差,使得冷凝液由冷凝段经绝热段流动到蒸发段以补充蒸发段因蒸发造成的液相工质的减少。（5）微型平板重力热管内沸腾-冷凝相变传热的数值研究基于格子Boltzmann方法和有限差分格式,建立了微型平板重力热管受限微小空间气液相变传热特性研究的理论模型。研究了微型平板重力热管受限微小空间内沸腾-凝结相变的气液两相流动特性和热力学行为,特别关注了表面润湿特性对气泡和液滴流体动力学行为和传热特性的影响。研究表明,沸腾和冷凝之间的相互作用主要表现在凝结水滴的滴落。一方面,落下的液滴可以直接接触生长的气泡,这加速了气泡的破裂,促进了汽-液热交换。另一方面,液滴落入过热液体中,从而导致液体在沸腾池中产生相对运动,这可能导致气泡的运动或脱离。表面润湿特性对受限空间沸腾气泡的动力学特性和热力学特性有重要影响。随着接触角的增大,亲水表面的热响应时间短于疏水表面的热响应时间。相应地,疏水表面保持比亲水表面更高的稳态温度。核态沸腾开始时壁面温度受表面润湿特性的影响,当亲水表面由于液体微层而产生气泡时加热表面的温度降低。而对于疏水表面,加热表面的温度则显示出轻微的增加趋势。本文的研究工作较为系统地研究示了微槽道结构热管内气液两相流与传热特性,探究了微槽道重力热管内复杂的气液两相流动和传热传质行为及机理,揭示了微小倾斜状态下微槽道热管蒸发传热机理的影响,给出了微槽道平板热管蒸发段、绝热段和冷凝段的气液两相三维分布特征,探索了微型平板重力热管受限微小空间内沸腾-冷凝相变过程的相互作用机制及沸腾-凝结相变的气液两相流动特性和热力学行为。本文的相关研究成果可为工程应用中微小型热管的优化设计提供有力理论支持,也是对微尺度气液两相流和相变传热机理的重要补充。
二、环形狭缝通道内环状流模型的数值分析（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、环形狭缝通道内环状流模型的数值分析（论文提纲范文）
（1）微通道两相流流动及传热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内微通道两相流研究现状 |
| 1.2.2 国外微通道两相流研究现状 |
| 1.2.3 国内外研究现状分析 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第2章 微通道两相流流型特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 两相流数值模拟 |
| 2.2.1 数值模型 |
| 2.2.2 几何模型 |
| 2.2.3 控制方程 |
| 2.2.4 网格独立性分析 |
| 2.3 模拟结果及讨论 |
| 2.3.1 壁面接触角对流动的影响 |
| 2.3.2 气液相速度对流型的影响 |
| 2.3.3 表面张力对流型的影响 |
| 2.3.4 粘度对流型的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 微通道两相流压降特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 气液相速度对压降的影响 |
| 3.3 结果与模型预测值对比 |
| 3.3.1 均相流模型 |
| 3.3.2 分相流模型 |
| 3.3.3 以流型为基础的预测模型 |
| 3.4 模拟值与实验值对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 微通道接触冷凝流动特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验装置 |
| 4.2.1 蒸气发生装置 |
| 4.2.2 微通道测试段 |
| 4.2.3 可视化系统 |
| 4.3 实验流程 |
| 4.4 流动特性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 微通道接触冷凝传热特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数据处理 |
| 5.3 微通道的温度分布 |
| 5.4 流速对传热的影响 |
| 5.5 通道尺寸对传热的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）低温环路热管高效冷凝器设计及性能优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章.绪论 |
| 1.1.研究背景及意义 |
| 1.2.环路热管概述 |
| 1.3.环路热管冷凝器 |
| 1.3.1.环路热管冷凝器研究现状 |
| 1.3.2.冷凝两相流理论研究 |
| 1.4.树状流道换热器研究 |
| 1.4.1.结构参数设计模型和参数优化 |
| 1.4.2.新型流道网络结构 |
| 1.4.3.不同新型流道对比研究 |
| 1.5.本文主要研究内容 |
| 第2章.冷凝器流道设计与选型 |
| 2.1.流道结构设计 |
| 2.2.分叉流道选型仿真 |
| 2.2.1.网格划分及仿真设置 |
| 2.2.2.流道流动换热对比分析 |
| 2.3.冷凝器设计与加工 |
| 2.4.本章小结 |
| 第3章.环路热管实验系统 |
| 3.1.环路热管设计 |
| 3.1.1.部件选型 |
| 3.1.2.整机装配 |
| 3.1.3.环路热管充装 |
| 3.2.实验系统及实验流程 |
| 3.2.1.低温真空实验系统 |
| 3.2.2.实验流程 |
| 3.3.本章小结 |
| 第4章.冷凝器测试及结构仿真优化 |
| 4.1.冷凝器对比测试实验 |
| 4.1.1.热管传热性能研究 |
| 4.1.2.冷凝器传热性能研究 |
| 4.2.流道结构仿真优化 |
| 4.2.1.网格划分及模型设置 |
| 4.2.2.UDF编写 |
| 4.2.3.冷凝器冷凝流动换热研究 |
| 4.3.冷凝器流道优化及测试实验 |
| 4.3.1.流道结构优化设计 |
| 4.3.2.启动特性研究 |
| 4.3.3.传热特性研究 |
| 4.3.4.制冷机耦合热阻分析 |
| 4.4.本章小结 |
| 第5章.Y形流道冷凝器环路热管实验 |
| 5.1.相同长度 Y 形与 U 形流道冷凝器对比研究 |
| 5.2.不同温区下环路热管性能分析 |
| 5.3.本章小结 |
| 第6章.总结与展望 |
| 6.1.全文总结与主要结论 |
| 6.2.不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）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 |
（4）透平叶片端壁及前缘冷却特性的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 英文字母 |
| 希腊字母 |
| 下标 |
| 缩写 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 透平叶片的冷却需求 |
| 1.1.2 燃气透平冷却技术简介 |
| 1.2 透平端壁冷却的研究现状 |
| 1.2.1 叶栅通道的流动特性 |
| 1.2.2 透平端壁的气膜冷却 |
| 1.2.3 透平端壁的层板冷却 |
| 1.3 透平叶片前缘冷却的研究现状 |
| 1.3.1 透平叶片前缘的内部冷却技术 |
| 1.3.2 透平叶片前缘的外部冷却技术 |
| 1.4 透平部件冷却常用的实验测量技术和数值方法 |
| 1.4.1 常用的实验测量技术 |
| 1.4.2 数值模拟方法简介 |
| 1.5 目前仍需解决的一些问题 |
| 1.5.1 几何模型简化带来的误差 |
| 1.5.2 边界条件简化带来的误差 |
| 1.5.3 开发更加有效的透平部件冷却方式 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第2章 透平端壁平板简化对气膜冷却效率的影响 |
| 2.1 本章引言 |
| 2.2 几何模型和数值计算方法 |
| 2.2.1 几何模型 |
| 2.2.2 边界条件和计算设置 |
| 2.2.3 网格策略和收敛判据 |
| 2.3 实验验证 |
| 2.4 结果分析 |
| 2.4.1 低雷诺数环境下端壁平板简化对综合冷却效率的影响 |
| 2.4.2 真实环境下端壁平板简化对绝热气膜冷却效率的影响 |
| 2.4.3 真实环境下端壁平板简化对综合冷却效率的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 利用传热传质相似性测量端壁气膜效率的可靠性分析 |
| 3.1 本章引言 |
| 3.2 传热和传质气膜冷却实验的数学物理模型 |
| 3.3 数值方法 |
| 3.3.1 透平端壁的几何模型 |
| 3.3.2 数值模拟方法 |
| 3.3.3 边界条件 |
| 3.3.4 网格划分和无关性检查 |
| 3.4 数值方法验证 |
| 3.5 结果与讨论 |
| 3.5.1 端壁边界层处的湍流传热/传质扩散系数 |
| 3.5.2 传热和传质方法得出的绝热气膜特性 |
| 3.5.3 主流和冷气的混合特性差异 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 一种新型叶片前缘多级涡流冷却结构的数值研究 |
| 4.1 本章引言 |
| 4.2 单级和多级涡流冷却的几何结构 |
| 4.3 数值计算方法 |
| 4.3.1 计算区域和边界条件 |
| 4.3.2 网格划分和无关性检查 |
| 4.3.3 计算设置和收敛判据 |
| 4.3.4 湍流模型的验证 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 涡管表面的努舍尔数分布 |
| 4.4.2 叶片前缘表面温度分布 |
| 4.4.3 各喷嘴处的冷却剂分配 |
| 4.4.4 涡管内部流动特性 |
| 4.4.5 总压损失特性 |
| 4.4.6 气热特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 叶片前缘双层壁冷却结构中的流动和传热特性研究 |
| 5.1 本章引言 |
| 5.2 数值计算方法 |
| 5.2.1 前缘双层壁冷却结构的几何模型 |
| 5.2.2 网格划分和计算设置 |
| 5.3 数值结果与讨论 |
| 5.3.1 总压比为1.01时,不同截面上的流动和传热特性 |
| 5.3.2 总压比对双层壁内部流动和传热特性的影响 |
| 5.3.3 前缘双层壁结构中冷气出流的压力裕度要求 |
| 5.3.4 针对主流倒灌现象的优化改进 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 主流进口热斑条件下真实叶片前缘的冷却特性研究 |
| 6.1 本章引言 |
| 6.2 数值方法 |
| 6.2.1 两种冷却方案的几何模型 |
| 6.2.2 边界条件设置 |
| 6.2.3 网格划分和计算设置 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 主流入口热斑的迁移和衰减 |
| 6.3.2 主流入口热斑对气膜冷却结构综合效率的影响 |
| 6.3.3 主流入口热斑对双层壁冷却结构综合效率的影响 |
| 6.3.4 两种冷却模型冷却特性的对比 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文工作总结和结论 |
| 7.1.1 透平端壁平板简化对气膜冷却效率的影响 |
| 7.1.2 利用传热传质相似性测量端壁气膜效率的可靠性分析 |
| 7.1.3 一种新型叶片前缘多级涡流冷却结构的流动和传热特性 |
| 7.1.4 叶片前缘双层壁冷却结构中的流动和传热特性 |
| 7.1.5 主流进口热斑条件下真实叶片前缘的冷却特性 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 未来工作方向 |
| 7.3.1 真实复杂工况下冷却特性的研究 |
| 7.3.2 完整透平叶片结构冷却特性的研究 |
| 7.3.3 新提出叶片前缘冷却结构的加工、装配和验证实验 |
| 7.3.4 透平部件瞬态冷却过程的研究 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的学术论文和研究成果 |
| 发表的学术论文 |
| 参与的科研项目 |
（5）倾斜环状管内负压沸腾换热特性的实验研究与数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 选题的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 .热管的研究现状 |
| 1.2.1.1 热管的工作原理与分类 |
| 1.2.1.2 热管工质的选择 |
| 1.2.2 环状管换热器的研究现状 |
| 1.2.3 管内沸腾两相流的实验研究现状 |
| 1.2.3.1 单管内两相流实验研究现状 |
| 1.2.3.2 环状管内两相流的实验研究现状 |
| 1.2.4 管内沸腾两相流的数值模拟研究现状 |
| 1.2.4.1 单管内沸腾两相流的数值模拟研究 |
| 1.2.4.2 环管内沸腾两相流的数值模拟研究 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第二章 多倾角环状管沸腾两相流实验台的搭建与实验方法 |
| 2.1 实验台的构成 |
| 2.2 实验台测试段可视化的构建 |
| 2.3 实验台各部件响应测试与误差分析 |
| 2.4 实验方案 |
| 2.4.1 实验台的开启 |
| 2.4.2 稳定工况实验数据的采集 |
| 2.4.3 实验台的停止 |
| 2.5 实验结果的处理 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 多倾角环状管沸腾两相流的换热特性 |
| 3.1 倾角与系统充注率对环状管蒸发器温度分布特性的影响 |
| 3.2 倾角与系统充注率对环状管蒸发器平均表面换热系数的影响 |
| 3.3 倾角对环状管沸腾流型的影响 |
| 3.3.1 喷涌现象 |
| 3.3.2 倾斜环状管沸腾两相流流型 |
| 3.3.2.1 倾角0°时的环状管两相流流型 |
| 3.3.2.2 倾角10°、20°时的环状管两相流流型 |
| 3.3.2.3 倾角30°~75°时的环状管两相流流型 |
| 3.3.2.4 倾角90°时的环状管两相流流型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 倾斜环状管内两相流的数值模拟方案 |
| 4.1 数值模拟模型的选择 |
| 4.1.1 多相流模型的选择 |
| 4.1.2 湍流模型的选择 |
| 4.1.3 相变模型的选择 |
| 4.2 数值模拟方案 |
| 4.2.1 负压工况数值模拟方案 |
| 4.2.2 数值模拟三阶段方案 |
| 4.3 数值模拟方案的具体执行 |
| 4.3.1 物理模型的建立与网格划分 |
| 4.3.2 ANSYS Fluent15.0 中各参数设定步骤 |
| 4.4 数值模拟收敛判断标准 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 0°与90°环状管内两相流的数值模拟结果分析 |
| 5.1 相变因子r对环状管负压沸腾两相分布的影响 |
| 5.2 相变因子r对倾斜环状管负压沸腾换热性能的影响 |
| 5.3 倾斜环状管速度场分布情况及其对温度场的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 附录 |
| 致谢 |
（6）并联小通道流动沸腾干涸特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 微小通道沸腾换热研究现状 |
| 1.2.1 微小通道中流动沸腾传热特性研究 |
| 1.2.2 微小通道流动沸腾压降特性研究 |
| 1.2.3 微小通道流动沸腾可视化研究 |
| 1.2.4 微小通道中流动沸腾临界热流密度(CHF)研究 |
| 1.2.5 国内外研究现状总结 |
| 1.3 本课题的主要研究内容 |
| 第2章 实验装置与实验方案 |
| 2.1 实验系统 |
| 2.2 实验段介绍 |
| 2.3 实验系统主要设备 |
| 2.4 实验工质的介绍 |
| 2.5 实验方法 |
| 2.5.1 实验预处理 |
| 2.5.2 实验步骤 |
| 2.6 实验数据有效性分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 并联小通道干涸特性研究 |
| 3.1 并联小通道热力学特性分析 |
| 3.1.1 通道出口干度的计算 |
| 3.1.2 换热系数的计算 |
| 3.2 并联小通道动力学特性分析 |
| 3.2.1 AOK-TFR分析 |
| 3.2.2 AR-功率谱图分析 |
| 3.2.3 递归图分析 |
| 3.3 干涸预测模型的建立 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 电场力干扰下小通道干涸特性研究 |
| 4.1 电场作用下的流型转换特性 |
| 4.1.1 流型变化现象分析 |
| 4.1.2 工质受力分析 |
| 4.1.3 电场力对进口温度影响 |
| 4.1.4 电场力对通道壁面温度影响 |
| 4.1.5 电场力对进出口压差影响 |
| 4.1.6 电场力对通道内工质的有效吸热率影响 |
| 4.2 新临界热流密度预测模型 |
| 4.2.1 传热系数的计算 |
| 4.2.2 临界热流密度的计算 |
| 4.2.3 Katto模型验证 |
| 4.2.4 Qu and Mudawar模型验证 |
| 4.2.5 新预测模型 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（7）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 |
（8）Ω型凹槽微通道内的汽泡行为及流动沸腾特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 微通道的定义及划分 |
| 1.3 微通道流动沸腾换热的研究现状 |
| 1.3.1 微通道流动沸腾换热机制 |
| 1.3.2 流动沸腾中的汽泡行为及流型演变 |
| 1.3.3 人工汽化核心的强化沸腾换热 |
| 1.3.4 数值计算的研究进展 |
| 1.3.5 人工神经网络的两相流流型识别 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 数值计算模型与用户自定义函数 |
| 2.1 汽液两相流 |
| 2.1.1 汽液两相流与CFD |
| 2.1.2 汽液两相流模型的适用性 |
| 2.2 VOF模型计算方法 |
| 2.2.1 N-S方程的适用性 |
| 2.2.2 VOF模型方程组 |
| 2.2.3 用户自定义函数(UDF) |
| 2.3 表面张力模型与壁面接触特性 |
| 2.3.1 表面张力模型 |
| 2.3.2 壁面接触特性 |
| 2.4 数值计算方法 |
| 2.4.1 离散方法 |
| 2.4.2 插值方式与离散方式 |
| 2.4.3 VOF模型的压力-速度耦合算法 |
| 2.4.4 时间步长的设定 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 微通道的网格化处理与边界条件 |
| 3.1 微通道的几何模型 |
| 3.1.1 几何模型的简化 |
| 3.1.2 二维计算模型 |
| 3.2 微通道的网格化处理 |
| 3.2.1 网格划分 |
| 3.2.2 网格无关性验证 |
| 3.3 参数选择及边界条件设置 |
| 3.3.1 工质物性参数 |
| 3.3.2 初始条件和边界条件的设置 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Ω型凹槽微通道内的汽泡行为及流型演变 |
| 4.1 数值模拟计算结果的可靠性验证 |
| 4.2 Ω型凹槽微通道内的汽泡行为 |
| 4.2.1 汽泡成核 |
| 4.2.2 汽泡脱离 |
| 4.2.3 汽泡聚并 |
| 4.3 Ω型凹槽微通道内的流型演变 |
| 4.3.1 凹槽微通道与平直微通道的流型演变 |
| 4.3.2 不同流速下的流型 |
| 4.3.3 不同凹槽结构下的流型 |
| 4.4 Ω型凹槽微通道的流动沸腾换热特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 人工神经网络对微通道内流型的识别 |
| 5.1 人工神经网络模型 |
| 5.1.1 神经元模型 |
| 5.1.2 神经网络的连接方式 |
| 5.1.3 神经网络的学习规则 |
| 5.2 BP神经网络 |
| 5.2.1 BP神经网络结构 |
| 5.2.2 BP神经网络学习算法 |
| 5.3 RBF神经网络 |
| 5.3.1 RBF神经网络结构 |
| 5.3.2 RBF神经网络的学习训练 |
| 5.4 基于BP神经网络、RBF神经网络的汽液两相流型识别 |
| 5.4.1 基于神经网络的流型识别过程 |
| 5.4.2 应用两种神经网络的流型识别结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表的学术论文 |
| 附录A BP神经网络的代码实现 |
| 附录B RBF神经网络的代码实现 |
（9）自然循环下小型堆燃料组件临界热流密度数值分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 小型堆国内外研究现状 |
| 1.3 临界热流密度国内外研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 2 实验及程序模型 |
| 2.1 实验描述 |
| 2.2 RELAP5程序及CHF预测模型 |
| 2.3 TRACE程序及CHF预测模型 |
| 2.4 SNAP简介 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 RELAP5中建模及数值计算 |
| 3.1 RELAP5中模型建立及验证 |
| 3.2 初始条件设定及CHF点的确定 |
| 3.3 CHF影响因素分析 |
| 3.4 CHF数值误差分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 TRACE中建模及数值计算 |
| 4.1 TRACE中模型建立 |
| 4.2 CHF点的确定 |
| 4.3 CHF影响因素分析 |
| 4.4 CHF数值误差分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 临界热流密度经验关系式计算 |
| 5.1 El-Genk关系式 |
| 5.2 Mishima-Ishii关系式 |
| 5.3 Biasi关系式 |
| 5.4 Yuzhou Chen关系式 |
| 5.5 改进关系式 |
| 5.6 Block和Wallis关系式 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读学位期间主要研究成果 |
（10）微槽道结构热管内气液两相流与传热特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 微槽道结构热管的概述及分类 |
| 1.2.1 通道尺度划分 |
| 1.2.2 微槽道结构热管的分类 |
| 1.2.2.1 微槽道重力热管 |
| 1.2.2.2 重力辅助轴向微槽道热管 |
| 1.2.2.3 微槽道平板热管 |
| 1.3 微槽道重力热管研究现状 |
| 1.3.1 工作倾角对热管传热特性影响研究 |
| 1.3.2 充液率对热管传热特性影响研究 |
| 1.4 重力辅助轴向微槽道热管研究现状 |
| 1.4.1 重力辅助轴向微槽道热管蒸发相变传热特性实验研究 |
| 1.4.1.1 可视化实验研究 |
| 1.4.1.2 红外测温研究 |
| 1.4.1.3 倾角对传热特性影响研究 |
| 1.4.1.4 充液率对传热特性影响研究 |
| 1.4.1.5 槽道结构对传热特性影响研究 |
| 1.4.1.6 纳米功能流体对传热特性影响研究 |
| 1.4.2 重力辅助轴向微槽道热管蒸发相变传热特性理论分析和数值模拟研究 |
| 1.4.2.1 解析型理论模型 |
| 1.4.2.2 数值模拟 |
| 1.5 微槽道平板热管研究现状 |
| 1.5.1 微槽道平板热管蒸发相变传热特性理论分析与数值模拟研究 |
| 1.5.2 微槽道平板热管蒸发相变传热特性实验研究 |
| 1.6 本论文的研究内容 |
| 1.7 本章小结 |
| 第二章 微槽道重力热管两相流动力学特性的实验研究 |
| 2.1 实验系统与方法 |
| 2.1.1 微槽道重力热管可视化实验原理和系统 |
| 2.1.1.1 实验原理 |
| 2.1.1.2 实验系统 |
| 2.1.1.3 壁面接触角的测量 |
| 2.1.2 微槽道重力热管可视化实验方法与步骤 |
| 2.1.2.1 热管充液 |
| 2.1.2.2 可视化实验步骤 |
| 2.1.3 实验数据整理及误差分析 |
| 2.1.3.1 实验数据处理 |
| 2.1.3.2 误差分析 |
| 2.2 实验结果与讨论 |
| 2.2.1 微槽道重力热管内气液两相流型和传热模式分析 |
| 2.2.1.1 池状态 |
| 2.2.1.2 脉动状态 |
| 2.2.1.3 环状流 |
| 2.2.1.4 流型图 |
| 2.2.2 传热特性分析 |
| 2.2.3 充液率对微槽道重力热管传热特性影响分析 |
| 2.2.3.1 充液率对热管壁面温度分布的影响 |
| 2.2.3.2 充液率对热管传热特性的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 微槽道重力热管脉动流动传热特性的非线性分析 |
| 3.1 现代AR功率谱理论建模 |
| 3.2 实验系统 |
| 3.3 微槽道重力热管两相脉动类型分析 |
| 3.3.1 单通道独立脉动 |
| 3.3.2 邻道干扰脉动 |
| 3.4 壁面温度脉动特性的现代AR功率谱分析 |
| 3.4.1 壁面温度脉动特性的现代AR功率谱分析 |
| 3.4.2 热负荷对单通道独立脉动模式温度脉动特性的影响 |
| 3.4.3 热负荷对邻道干扰脉动模式温度脉动特性的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 重力辅助轴向微槽道热管蒸发相变传热特性实验研究 |
| 4.1 重力辅助轴向微槽道热管蒸发相变传热特性研究实验设计 |
| 4.1.1 实验装置 |
| 4.1.2 蒸汽腔温度测量 |
| 4.2 蒸发相变传热机理分析 |
| 4.2.1 池表面蒸发模式 |
| 4.2.2 肋膜蒸发模式 |
| 4.2.3 角膜蒸发模式 |
| 4.2.4 蒸发模式分布图 |
| 4.3 超调启动和相界面不稳定分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 微槽道平板热管内气液相界面的可视化实验研究 |
| 5.1 三维图像重建方法及实验设计 |
| 5.1.1 光学分层三维显微图像重建理论及方法 |
| 5.1.2 实验设计 |
| 5.2 三维相界面重建结果及分析 |
| 5.2.1 两相界面分布机理 |
| 5.2.2 冷凝段三维相界面重建结果及分析 |
| 5.2.3 绝热段三维相界面重建结果及分析 |
| 5.2.4 蒸发段三维相界面重建结果及分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 微型平板重力热管内沸腾-冷凝相变传热的数值研究 |
| 6.1 数值模拟理论模型 |
| 6.1.1 热耦合格子Boltzmann方法 |
| 6.1.2 初始条件和边界条件 |
| 6.2 结果与讨论 |
| 6.2.1 亲水表面受限空间内的气液两相流动 |
| 6.2.2 疏水表面受限空间内的气液两相流动 |
| 6.2.3 沸腾和冷凝的相互作用 |
| 6.2.4 表面润湿特性对基板温度的影响 |
| 6.2.5 表面润湿特性对传热性能的影响 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的主要学术成果 |
四、环形狭缝通道内环状流模型的数值分析（论文参考文献）
- [1]微通道两相流流动及传热特性研究[D]. 刘肖. 扬州大学, 2021(08)
- [2]低温环路热管高效冷凝器设计及性能优化[D]. 赵润泽. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [3]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)
- [4]透平叶片端壁及前缘冷却特性的数值研究[D]. 姚然. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [5]倾斜环状管内负压沸腾换热特性的实验研究与数值模拟[D]. 刘玉清. 青岛大学, 2020(01)
- [6]并联小通道流动沸腾干涸特性研究[D]. 王亚成. 东北电力大学, 2020(01)
- [7]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)
- [8]Ω型凹槽微通道内的汽泡行为及流动沸腾特性[D]. 张亮. 江苏大学, 2019(02)
- [9]自然循环下小型堆燃料组件临界热流密度数值分析[D]. 何川. 华中科技大学, 2019(03)
- [10]微槽道结构热管内气液两相流与传热特性的研究[D]. 禹法文. 东南大学, 2019(03)