三维矩形截面通道内不同流速下的过冷流动沸腾数值探究

摘要

为探究微液层蒸发对于过冷流动沸腾的贡献，基于适用于方管内流动沸腾的微液层模型，考虑流固耦合传热和动态接触角的影响，采用界面捕捉方法(VOSET)对基本的三维矩形截面通道单元内过冷流动沸腾过程中壁面上附着的单气泡生长情况展开数值探究，讨论了不同入口流速下通道内单气泡生长演变的流型和壁面过热度的变化，并对其微液层分布、蒸发量和传热性能作以定量分析，以增加对微小通道沸腾传热的理解和认识，为完整流程的流动沸腾传热研究奠定基础。计算结果表明：初始气泡随着加热和流动的影响沿着壁面生长滑动，体积膨胀直至气泡直径与通道截面尺寸相当后形成延长气泡，最终流出通道，气泡与壁面之间的微液层蒸发作用为气泡的生长和传热贡献了很大的作用，尤其在形成延长气泡后，蒸发热流占比最高可达近80%,直接影响着局部壁面过热度和对流传热系数的大小；增大流速后，同一时刻气泡生长的更快，但气泡在通道内的停留时间缩短，使得微液层蒸发发挥作用的时间缩短，总体上的平均对流传热系数随流速增加而减小。

关键词

流动沸腾传热 / 界面捕捉方法 / 微液层模型

基金资助

国家自然科学基金创新群体项目(51721004)