一、过冷沸腾气泡行为的实验研究（论文文献综述）
熊平[1]（2021）在《圆柱骤冷沸腾表面热流密度反演及沸腾传热特性研究》文中研究表明高温物体浸入低温冷却介质中,在高温物体表面发生的沸腾现象称为骤冷沸腾。骤冷沸腾广泛存在于金属热处理工艺及核反应堆堆芯安全等领域。相对于加热沸腾,骤冷沸腾在初始条件及边界条件的作用和影响下,其沸腾现象、沸腾特性及沸腾机理有其自身特点及规律。骤冷沸腾表面温度及热流密度的获取是得到沸腾曲线的必要条件。为避免因安装温度传感器,而破坏沸腾表面形貌,影响沸腾过程,本研究提出通过导热反问题方法,反演得到骤冷沸腾过程表面温度及热流密度。本文围绕改进导热反问题优化算法,以提高其反演计算精度和计算效率,以及总结高温圆柱体池内骤冷沸腾现象、特征与规律,以揭示骤冷沸腾传热传质机理。主要研究内容及结果如下:首先,优化了导热反问题数学模型,将共轭梯度法和序列函数法相耦合,提出了序列共轭梯度法的导热反演方法。通过数值实验和骤冷沸腾实验验证了反演数学模型的反演精度和反演效率。该反演方法与共轭梯度法相比,显着提高了反演计算效率;与序列函数法相比,有效提高了反演计算精度。其次,设计并构建了竖直圆柱体池内骤冷沸腾实验台架,并开展了骤冷沸腾可视化实验研究。通过可视化研究,分析和总结了冷却剂过冷度、圆柱表面粗糙度和固体材料对骤冷沸腾表面气膜演化的影响规律,获得了骤冷沸腾现象的表观认知。通过编写MATLAB图像处理程序对可视化图像进行处理,获得了骤冷过程蒸汽气膜的演变及波动特征,总结了骤冷前沿传播速度随过冷度的变化规律。实验结果表明:随着冷却剂过冷度的增大、表面粗糙度的增大以及固体材料的热物性参数的乘积（ρkcp）的减小,骤冷过程膜态沸腾持续时间和骤冷沸腾过程的持续时间逐渐减小;随着冷却剂过冷度的增大,膜态沸腾气膜厚度逐渐减薄,波动强度减弱,骤冷前沿传播速度增大。最后,基于骤冷沸腾圆柱体实验段内部测量温度数据,借助导热反问题技术,反演得到了骤冷沸腾过程实验段表面温度及热流密度。分析了冷却流体过冷度、表面粗糙度和材料种类等参数对骤冷沸腾过程表面温度及热流密度的影响规律;剖析了骤冷沸腾现象与实验段表面温度和热流密度之间的内在关联;总结了最小膜态沸腾温度Tmin和膜态沸腾Nu数与冷却流体过冷度、表面粗糙度和固体材料热物性的关系,并建立了Tmin和膜态沸腾Nu数预测模型,以科学描述高温物体池内浸没骤冷沸腾多相流流动与传热传质机理。实验结果表明:随着表面氧化程度的增强、冷却剂过冷度的增大、表面粗糙度的增大、固体材料热物性的乘积（ρkcp）的减小,骤冷沸腾换热强度增强、冷却速率增大、最小膜态沸腾温度增大;膜态沸腾换热Nu数随着冷却流体过冷度的增大而增大,但几乎不受表面粗糙度的影响。上述研究进一步提升了对导热反问题反演原理和高温物体骤冷沸腾过程的认知。导热反问题可为工程实际中由于特殊安全要求或结构完备性要求而难于直接测量的参数提供一种行之有效的无损间接测量方法。本研究对骤冷沸腾过程的热质传递规律、多相流流动与传热传质机理进行了一定的研究和探讨,期望研究成果能为诸如金属热处理工艺、压水堆大破口失水事故堆芯再淹没过程等研究提供一定的理论基础。
倪佩韦[2]（2022）在《高炉渣余热湿法回收关键过程热质传输机理研究》文中研究说明钢铁行业是高耗能产业,也是我国实现节能减排目标的重点管控产业。在钢铁流程的各工序中,炼铁系统的能源消耗量在吨钢总能耗中的占比为70%,其中高炉工序的能耗在炼铁系统中的占比更是达到70%。可见高炉工序的节能降耗对钢铁行业的能耗控制意义重大。目前我国90%以上的钢铁企业采用湿法渣处理工艺,高炉渣中大量的余热资源被转移到冲渣水中。由于冲渣水温度较低且易受到季节等因素的影响,这部分余热资源的利用率较低。为了在现有高炉渣湿法处理技术的基础上促进高炉渣余热资源的回收,本文提出了一种基于降压闪蒸技术的高炉渣余热湿法回收工艺。为了提高该工艺的可行性,选取了高温渣团在流动液体中的换热及闪蒸腔内的冲渣水降压闪蒸两个关键节点,对相应过程的热质传输机理进行了研究。首先明确了高温渣团在水淬过程中的冲击换热机理,为后续工艺中闪蒸初始温度及背压等参数的确定提供理论支撑;其次研究了降压闪蒸过程中泡沫聚集产生的二相混合区的发展、闪蒸腔内的漏气口尺寸以及闪蒸工质的对流强度对闪蒸效率的影响机理;在此基础上提出了间歇闪蒸方式,并对其可行性进行了详细的分析及验证。本文的主要研究结论如下:（1）针对现有的高炉渣湿法回归工艺热效率低、余热品位低、适应范围窄等特点,提出了一种基于降压闪蒸技术的高炉渣余热湿法回收工艺。针对该工艺中的高温炉渣冲击换热过程和冲渣水闪蒸过程两个最为核心的热过程展开详细的理论分析和实验研究,为高炉渣余热资源的高效回收提供了一种解决方案。（2）对高温渣团在渣池中的沸腾换热阶段气膜的破裂对固液传热过程的影响进行了研究。为了得到稳定的沸腾气膜,以金属小球代表高炉渣团,实验表明:沸腾气膜存在时球体表面的热通量仅为最大热通量的1/10到1/6;气膜破裂过程中气液固三相交界面形成的淬火前沿的运动受到球体表面温度、液体流速和过冷度的影响,其中球体表面温度和液体的过冷度对淬火前沿的运动的影响较液体流速更为明显;淬火前沿运动过后的球体表面会发生局部气泡微细化沸腾,此时球体表面的热通量将达到最大。以上研究结论有助于预测不同工况下熔渣放热过程的强度分布和持续时间,对于确定合适的捞渣时间为闪蒸过程提供准确的初始水温具有重要意义。（3）采用三组不同的静态闪蒸实验,分别对圆柱体腔内静态压降闪蒸过程中泡沫柱的产生和发展过程、长方体腔中的漏气闪蒸过程和垂直/水平方向的振动闪蒸过程进行了研究,以了解闪蒸腔形状、腔内气相流动及振动导致的闪蒸工质强化对流对降压闪蒸效率的影响,得到的主要结论如下:1)圆柱腔静态闪蒸的实验结果表明:泡沫柱在规则膨胀阶段对底部液体的传热过程起阻碍作用,且泡沫柱在轴对称形状的闪蒸腔内的发展更充分。因此采用非轴对称设计的闪蒸腔更容易达到较高的闪蒸效率,鉴于此在漏气及振动闪蒸实验中均采用非轴对称的长方体腔体结构;2)漏气闪蒸实验结果表明:通过漏气点进入闪蒸腔的空气通过影响腔内压力及液面到抽气口之间的压力梯度来干扰闪蒸过程的进行。在相同的初始压力或液体温度下,闪蒸过程产生的蒸汽质量仅与漏气点的尺寸有关。在对漏气点尺寸对闪蒸过程的影响机理进行定量研究的基础上,提出了描述漏气导致的闪蒸系统压力升高速率与闪蒸蒸汽最终产生量之间的关系的经验公式me=-10-2×p0vp+704×10-5Ψ;3)振动闪蒸实验结果表明:振动频率为0-20Hz,振幅为1-4mm的情况下,横向振动对闪蒸过程的促进作用强于垂直振动。频率在14-16Hz范围内的垂直振动能够促进闪蒸过程的进行,振幅越低、频率越高的横向振动越有利于闪蒸过程的进行。振动强化传热对闪蒸效率的影响程度低于闪蒸腔气相流动引起的腔内压力变化的影响。（4）基于降压闪蒸实验研究的结果,本文提出了一种新的间歇闪蒸方式。根据与静态连续闪蒸实验的结果比较分析表明:在适当的进气和排气时间配比下,间歇闪蒸单周期内的闪蒸过程将比连续静态闪蒸进行得更加充分。闪蒸初始阶段的蒸汽大量产生后,歇闪蒸能够在少于连续静态闪蒸33.3%的抽气时间内产生后者93%的蒸汽质量。本文提出的基于降压闪蒸技术的高炉渣余热湿法回收工艺已成功地在国内某钢铁公司的海水淡化工程中应用,为高炉渣余热资源的回收利用提供了一种技术上可行,经济上合理的新工艺。
葛苏槿[3]（2021）在《倾斜条件下管内过冷流动沸腾的数值研究》文中提出管内过冷流动沸腾中流动和沸腾换热特性十分复杂。目前关于过冷流动沸腾的研究主要集中于对宏观特性的分析,例如换热系数和截面含汽率等。仅分析宏观特性无法准确得到流动换热机理,因此需要结合汽泡行为对过冷流动沸腾中的微观现象进行研究。另一方面,在实际的工程应用中,可能会遇到处于倾斜条件下的过冷流动沸腾。倾斜条件下,流动换热特性会发生较大变化。因此还需要开展倾斜条件下管内过冷流动沸腾的研究。本文采用VOF模型对倾斜条件下的过冷流动沸腾现象进行了数值研究。建立了圆管和子通道内过冷流动沸腾的数值模型,分别从截面含汽率、物理场分布以及汽泡行为等方面对流动换热特性进行了分析。数值模拟结果与实验数据吻合较好,证明了数值模型的准确性。过冷流动沸腾中,汽泡行为是影响流动换热机理的重要原因。当汽泡在壁面处生成时,局部换热系数升高,壁面温度降低。随着轴向高度的逐渐增大,汽泡行为越来越复杂。较高位置的流域内主要存在以下汽泡行为:滑移、脱离、卷吸、聚合以及破裂。在上述汽泡行为的影响下,管内流体的流速增加,换热增强。倾斜管道中,汽泡行为会在浮力径向分量的影响下发生变化。一方面,汽泡从壁面处的脱离时间发生改变;另一方面,汽泡会在管内发生横向运动。由于汽泡行为的变化,管内的流动换热特性较竖直管内的存在较大差异。倾斜条件下,横向移动加速了汽泡冷凝,从而导致截面含汽率减小。当管道的倾斜角度较大时,较高位置处的壁面会被汽泡覆盖,壁面处的传热恶化,壁面温度发生阶跃式升高。由于受到几何结构的影响,子通道内的汽液相分布与圆管内的存在较大差异。子通道中,竖直和倾斜条件下的汽泡均只存在于加热面附近,主流和连通区没有汽泡存在。相比于竖直子通道,倾斜子通道内的汽泡会沿加热面发生横向滑移。竖直条件下,子通道横截面处的二次涡随着汽泡产生而出现;而倾斜条件下,单相流区域中便有二次涡的存在,随着汽泡的产生二次涡的位置发生变化。
张诗明[4]（2021）在《顶吹浸没喷枪内单质低碳烃的流动沸腾数值模拟》文中认为本研究针对顶吹浸没喷枪内液态碳氢化合物燃料流动沸腾的现象进行数值模拟。在顶吹浸没熔炼技术中,顶吹浸没喷枪是向熔池添加燃料的关键设备,由不锈钢外管和碳钢内管组成,分别用于向熔池通入富氧的空气和碳氢化合物燃料。顶吹浸没喷枪从炉体顶部垂直插入渣层,喷枪外管被炉体内部的高温烟气和湍流的熔体包围。当采用液态燃料时,高温烟气及熔体的热量经外管传入内管使液态燃料温度升高,并引起流动沸腾。由于喷枪长度通常具有数米,因此一旦在喷枪内管中出现核态沸腾,在喷枪出口之前可能存在足够的距离使核态沸腾逐步发展成沸腾危机。沸腾的出现改变了顶吹浸没喷枪内碳氢化合物燃料的流动特性,同时还会影响喷枪的喷吹效果,影响熔池熔炼的过程。由沸腾危机引起的管壁温度骤升还会加速顶吹喷枪的损坏。预测喷枪中液态燃料受热沸腾时的两相流动、管道壁面产生沸腾危机时的温度分布和传热特性、以及沸腾时管道中的压降变化等对顶吹熔炼工艺的运行安全和过程控制至关重要,对喷枪结构设计具有指导意义。目前大多数有关有机介质流动沸腾的数值研究是针对低温流体或制冷剂进行的[1][2][3],关于常压下饱和温度较高的碳氢化合物的流动沸腾研究很少出现,关于竖直向下流动沸腾的研究更加罕见。这使得喷枪内流动沸腾的相关数据难以通过实验获取,也无法通过经验公式计算,但大量复杂沸腾工况的数值研究得益于欧拉–欧拉两流体模型与壁面热流密度划分模型的结合,本数值研究也同样在该框架下进行。虽然欧拉–欧拉两流体模型和壁面热流密度划分模型本身是本构的,但在其框架内进行流动沸腾模拟时,应用了较多的经验和半经验相关性才使方程得以求解。为了提升数值计算结果的精度,本研究首先对比了多组封闭模型在模拟有机工质R113过冷流动沸腾时的准确性和敏感性;然后将在过冷流动沸腾模拟中具有较好准确性的封闭模型用于正庚烷的饱和流动沸腾模拟,并进行验证;最后针对顶吹浸没喷枪工作时的传热特点,进行了外部辐射条件下竖直管内正庚烷过冷流动沸腾数值模拟。封闭模型对比部分的研究结果表明,采用k-ε湍流模型进行宏观管道内R113过冷流动沸腾模拟时,最适用的壁面函数为Non-Equilibrium壁面函数;最适用的相间作用力组合为:Universal曳力模型,Lopez de Bertodano湍流扩散力模型,无壁面润滑力,Moraga升力模型;最适用的相界面面积浓度模型和气泡直径相关性组合为:Symmetric IAC模型和Unal气泡直径相关性。上述封闭模型组合同样适用于模拟正庚烷在圆管中的饱和流动沸腾,将模拟结果与Chen[33]相关性的预测结果进行对比,所有的数据点偏差小于20%。在外部辐射条件下竖直管内正庚烷流动沸腾数值模拟部分,本研究针对顶吹浸没喷枪中液体的燃料的受热情况,对喷枪内正庚烷的流动沸腾进行了数值计算。预测了不同入口流速及不同壁面发射率下喷枪内的两相流动,分析了从单液相流动阶段到弥散流膜态沸腾阶段的传热及压降特性,以及含气率、干度、各相温度、各相流速、两相流非平衡性、壁面温度及壁面热流密度的分布规律。
潘悦[5]（2021）在《过冷流动沸腾传热中相间力模型及回弯的影响研究》文中研究指明换热器是余热发电、制冷及热泵系统的关键设备。换热单元管中含有U型回弯等弯曲部件时,在局部曲率约束下管内存在沿程渐衰的二次流效应,导致使用现有直管、连续弯管模型预测其换热能力时会出现明显偏差。管内沸腾换热的准确预测和设计在很大程度上取决于对气泡行为的认识。过冷沸腾流动过程复杂,涉及气泡的产生、生长,离开和聚集,弯管中的流动沸腾还受到弯道二次流效应影响,因此有必要深入探究弯道对两相传热特性的影响。本文以水为研究工质,通过数值模拟客观地预测充分发展沸腾起始点的发生,预测误差控制在5%以内。一旦达到网格独立性,边界空泡份额的拐点就与充分发展沸腾起始点相吻合。壁温因壁面润滑力模型的不同而有很大差异。由其他相间力模型引起的壁温差可以忽略。因此,根据壁温确定充分发展沸腾起始点可能是不恰当的。探究相间力对沸腾影响研究中,升力对平均空泡份额的轴向分布影响在0.05以内,但对空泡份额的径向分布和充分发展沸腾起始点的确定有显着影响。湍湍流耗散力对平均空泡份额的轴向分布可产生最大0.2的误差。这些力对充分发展沸腾起始点的确定都有显而易见的影响;建议使用相间力模型的最可行组合,即湍流耗散力的Burns-et-al模型,壁面润滑力的Tomiyama模型和升力的Moraga模型,以确定流动中充分发展沸腾的起始点。采用数值模拟的手段有效预测了偏离核态沸腾发生的临界热流密度,偏差可达16%以内。偏离核态沸腾的相间力模型与核态沸腾有明显差异。当管内发生偏离核态沸腾时,上升流中壁温飞升明显,下降流壁温无明显变化。下降流的临界热流密度在热流密度、质量流速,压力的共同作用产生了不同的效果。回转型弯道对含气率分布有很大影响。曲率较小的弯管对充分发展沸腾起始点影响较小。管道平均空泡份额呈现了弯道的二次流效应及充分发展沸腾起始点对截面平均空泡份额的增加的综合作用下的结果。与直管等效加热长度的弯管内,由于流向的改变且受到弯道下游的二次流影响,壁温飞升的现象被削弱。当弯道处于恶化位置附近时,加剧了恶化现象,且弯管内临界热流密度低于直管。
骆洋[6]（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》文中研究说明近几十年来,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。
李俊业[7]（2020）在《微纳形貌表面在不同结构微细通道内的流动沸腾强化换热研究》文中认为随着科学技术的发展,在能源、化工和电子等领域有越来越多的设备和零部件需要高效热管理。微通道流动沸腾由于换热性能高、结构紧凑、泵功小等优点是当前最值得进一步研究的高效换热技术之一。在多种主流的微通道流动沸腾强化换热技术中,微纳形貌表面与特殊的微细通道结构设计均具有换热性能好、压降损失低的优点,具有广阔的发展前景,亟需进一步开展深入的研究。本文以过冷流动沸腾的强化换热为目的,以微纳形貌表面与微细通道结构为研究对象,通过实验研究不同微纳形貌表面在不同几何结构微细通道内的强化换热性能。本文研究的微纳形貌表面包括纳米尺度形貌的纳米线表面、微米尺度形貌的微米孔表面和多孔铜表面、微米/纳米复合尺度的微纳复合表面,涉及了不同尺度的多种形貌与不同的表面润湿性,本文研究的微细通道结构包括平直矩形通道、带气泡发生腔的平直矩形通道与阶梯矩形通道。通过设置不同的质量流量、热流密度和入口流体过冷度,分析过冷流动沸腾的换热系数、沸腾曲线、干涸前的最大热流密度、压降波动等参数,并通过高速摄像观测和分析两相流型,探究微纳形貌表面与微细通道结构对于流动沸腾强化换热的机理。本文首先对现阶段微纳形貌表面与微细通道结构的强化换热研究进行了综述,随后对微细通道流动沸腾实验系统做了介绍,并对光滑硅片在矩形通道内的过冷流动沸腾换热系数做了关联式分析,通过实验测量值与关联式计算式的吻合说明了实验系统的可靠性。在对不同高度纳米线表面的实验研究中,发现12μm高度纳米线表面的两相流动沸腾换热性能弱于4μm高度纳米线表面,因为更高的纳米线簇相互缠绕堆叠的尺度导致气泡在汽化核心腔内成核并脱离过程受到阻碍,在换热面进入沸腾状态后增大了近壁面区域的换热热阻。4μm高度纳米线表面形成了“形成拉长气泡——气泡上下游扩张——局部干涸——流体重新润湿”的周期性两相流型。随着热流变大,周期性两相流型中局部干涸占比变大,出现传热恶化现象。而12μm高度纳米线表面的流型发展没有这么迅速,高热流下仍以气泡聚合以及形成受限气泡向下游扩张为主,未形成逆流的拉长气泡,所以没有产生传热恶化现象。对于微米孔表面,在不同质量流量条件下的起始沸腾所需的过热度基本一致,且远低于其他微通道内的常规表面实验结果,疏水性和多孔结构是造成起始沸腾过热度低的主要原因。在低质量流量工况下,随着热流密度的增加,下游位置出现拉长气泡流,拉长气泡内部的薄液膜蒸发过程具有很好的相变换热效果,因此在高热流密度时通道下游的换热系数要优于上游。微米孔表面换热性能要优于光滑铜表面,换热系数最高强化了约36%。由于微米孔表面的壁面过热度更低,所以在实验中可以施加更大的热流密度。针对超疏水类多孔铜表面的成核位点多、换热面积大的优势和气膜难以脱离壁面的劣势,设计了气泡发生腔强制促使沸腾起始点提前,同时能够冲刷换热表面,防止气膜吸附并强制形成拉长气泡流,通过拉长气泡流薄液膜蒸发机制进行高效换热。在多孔铜表面相对光滑铜表面已有强化换热效果的基础上,进一步提升了低质量流量下的换热性能,换热系数在质量流量200 kg/（m2·s）和300 kg/（m2·s）时分别最大提升了53.1%和33.2%,但在更大质量流量下换热系数没有提升甚至有所下降。结合了微纳复合表面与阶梯通道的流动沸腾强化换热方法能够有效提升大热流密度下的沸腾换热性能,抑制局部干涸的产生,在低质量流量工况下出现干涸时的热流密度从126 k W/m2提升到了302 k W/m2。使用沸腾数可以对不同工况下从冲刷流到搅拌流的转折点做出判断。由于不同流型的换热机制不同,因此局部换热系数与流型具有很强的关联,冲刷流的局部换热较为均匀,而搅拌流的下游换热明显好于上游。
贺国飞[8]（2020）在《LNG阀门换热研究及长颈阀盖间隙优化设计》文中研究表明LNG具有便于运输、储存及污染小的优点,因此工业生产中具有广泛的应用。LNG的输送管线上需要大量的控制阀门,把此类阀门统称为LNG阀门。由于LNG阀门的长颈阀盖和阀杆之间有一定的间隙,会使少量LNG进入间隙,与长颈阀盖和阀杆进行强制对流换热和热传导,使LNG产生冷量损失。针对LNG阀门出现冷量损失的问题,本文以2"300LB低温球阀为研究对象,利用数值计算的方法,主要进行如下研究:（1）本文综述微细通道内介质的流动沸腾传热和冷量损失技术发展现状,介绍了低温阀门减少冷量损失的一些方法,简述LNG阀门的特殊要求,论述垂直圆管在流动沸腾过程的流型和对流换热系数的变化以及两相流的传热计算模型。（2）以2"300LB低温球阀为研究对象,采用数值模拟方法,建立LNG阀门长颈阀盖和阀杆间隙的几何模型;对LNG阀门长颈阀盖和阀杆之间产生冷量损失进行了研究,分析计算模型在不同工况下对流换热系数和流型随着时间的变化关系,为减少阀盖间隙内冷量损失研究提供支持。（3）以长颈阀盖和阀杆间隙的入口压力、入口温度、热流密度、壁面厚度等因素为变量,通过数值模拟利用控制变量的方法,研究阀盖间隙为1mm时壁面1和壁面2处对流换热系数的变化趋势。（4）把长颈阀盖和阀杆之间的间隙尺寸作为变量,利用Workbench软件分析不同阀盖间隙的传热下壁面轴向和径向温度变化的云图和曲线图。（5）通过以上研究,本文使用的数值计算方法可以为低温阀门的阀盖和阀杆内部减少冷量损失提供参考,也为阀盖和阀杆之间合理的间隙尺寸确定提供数据支持。
尹训彦[9]（2020）在《纳米流体强化沸腾换热机制的分子动力学研究》文中认为内燃机气缸盖冷却水腔的良好冷却能力对内燃机的可靠性、经济性和动力性至关重要。冷却水腔内的传热方式主要以强迫对流换热为主;但在温度最高、热流密度极大的气缸盖鼻梁区,传热方式主要为沸腾换热。近年来,鉴于纳米流体良好的传热性能,研究者们试图将其应用于冷却水腔中,以达到强化传热的目的。到目前为止,纳米流体对强迫对流换热的强化效果已经被广泛地报道及证实,但是关于纳米流体沸腾换热的研究还没有统一的结论,纳米流体是否能够强化沸腾换热仍然存在着矛盾和争议,而传统的研究方法大多从宏观现象上推测纳米流体影响沸腾换热的机理,缺少理论依据。因此,需要采用有效的方法,从更深层次上探讨纳米流体影响沸腾换热的物理机制。分子动力学（MD）方法可以从微观角度准确地描述纳米流体的结构特点,它能够将影响纳米流体沸腾换热的因素离散开来,逐一进行研究,从而有效地揭示纳米流体的沸腾换热特性,为纳米流体在内燃机强化传热中的应用奠定理论基础。本文采用MD方法,首先将基础液中悬浮和沉积于壁面的纳米颗粒离散,在池沸腾状态下,分别研究悬浮和沉积的纳米颗粒影响沸腾换热的物理机制;随后将悬浮和沉积的纳米颗粒整体考虑,研究纳米流体的池沸腾特性,接着参考内燃机冷却水腔鼻梁区的强迫对流过冷沸腾过程,研究纳米流体的流动沸腾特性;最后揭示纳米流体强化沸腾换热的物理机制,并进一步探讨其在内燃机冷却水腔中应用的可行性。主要研究内容如下:（1）在池沸腾状态下,研究了悬浮纳米颗粒对沸腾换热的影响。分别建立了研究悬浮远壁和悬浮近壁纳米颗粒影响沸腾换热特性的计算模型,考虑了两种加热表面（光滑和非平）,分别研究了爆炸沸腾和蒸发过程中远壁和近壁纳米颗粒对换热特性的影响,随后考察了加热温度和纳米颗粒种类、尺寸及浓度对沸腾换热的影响规律。研究发现,悬浮纳米颗粒强化了沸腾换热,且近壁纳米颗粒的强化作用要略大于远壁纳米颗粒。远壁纳米颗粒跟随流体运动,其微运动主要对蒸发阶段流体内部的热量传递具有强化作用;而近壁纳米颗粒则被吸附在壁面未蒸发的液体薄膜上,不跟随流体运动,但其温度能够迅速达到壁面加热温度,成为新的加热源,从而向流体传递热量。（2）在池沸腾状态下,研究了壁面沉积纳米颗粒对沸腾换热的影响,建立了研究沉积纳米颗粒影响沸腾换热特性的计算模型。首先从接触角入手,发现沉积于壁面的纳米颗粒可以显着地减小壁面上液滴的接触角,初步验证了沉积纳米颗粒对壁面润湿性产生了一定的影响。随后研究了沉积纳米颗粒对沸腾换热的影响,发现沉积纳米颗粒可以缩短爆炸沸腾开始时间,使得气泡成核时间提前,增强了近壁处的热对流;同时,沉积颗粒增强了壁面润湿性及固液界面间的振动热匹配度,从而强化了壁面与流体间的热量传递效率。此外,纳米颗粒表面的润湿性受到表面活性剂的影响会发生一定变化,研究发现,随着沉积颗粒表面润湿性的增强,沉积颗粒对沸腾换热的强化作用增大。（3）研究了纳米流体的沸腾换热特性,主要包括饱和池沸腾、饱和流动沸腾和过冷流动沸腾。在饱和池沸腾及饱和流动沸腾中,考察了流速和加热温度对沸腾换热的影响。结果表明:与基础流体相比,纳米流体开始爆炸沸腾的时间更早,热流密度更大;随着加热温度的升高,纳米流体对沸腾换热的强化作用增强,并且流动沸腾中纳米流体的强化效果要大于池沸腾中;此外,随着加热温度的升高,流速对流动沸腾换热的影响越来越微弱,但适当的增大流速,可以在一定程度上避免近壁纳米颗粒的沉积。由于内燃机冷却水腔鼻梁区的传热方式为强迫对流过冷沸腾,因此研究了纳米流体的过冷流动沸腾特性。以水作为基础液,参考鼻梁区的温度,进一步扩大了加热温度研究范围,发现随着加热温度的升高,热流密度达到了 CHF,相比于基础流体,纳米流体的CHF增强了约70%。而若要将纳米流体应用于内燃机中,则必须确保纳米流体可以强化沸腾换热,这主要取决于壁面纳米颗粒沉积层导热热阻对传热的削弱作用和其他强化作用之间的相对大小。研究发现,在内燃机冷却水腔中,受到基础液流速和表面活性剂的影响,纳米颗粒不会不断地沉积,沉积层厚度不会持续增加。因此,与其他强化作用相比,沉积层导热热阻对传热的削弱作用在总换热量中占比较小,使得纳米流体能够强化冷却水腔中的沸腾换热。因此,将纳米流体应用于内燃机冷却水腔中是可行的。
冯东阳[10]（2020）在《不同重力条件下泡沫铜表面池沸腾传热的研究》文中指出泡沫金属作为一种常见的轻质多孔材料,在常重力条件下具有较好的沸腾传热强化效果,其中具有超亲水表面的泡沫铜的沸腾传热性能更为出众。针对航空航天工程中的微重力环境,本文采用实验方法研究了微重力条件下泡沫铜表面池沸腾的气泡动态行为与传热传质规律,利用数值模拟方法研究了泡沫铜的孔隙率、孔径尺寸以及重力水平等参数对池沸腾传热性能及气泡行为的影响。论文首先搭建了适用于落塔设备的微重力池沸腾实验平台,以氟化液FC-72为工质对微重力条件下泡沫铜表面池沸腾传热进行了实验研究。结果表明,微重力条件下的池沸腾传热存在三种典型的气泡脱离行为。相比光滑铜表面,泡沫铜表面在微重力环境下的气泡脱离频率提升,气泡脱离直径降低。相比未处理泡沫铜,超亲水泡沫铜在相同热流密度下（q≈15W/cm2）气泡脱离频率提升40%,平均气泡脱离直径降低10.1%。相比于常重力环境,进入微重力环境后实验块温度上升,沸腾传热性能恶化。对实验数据进行指数拟合,结果表明微重力结束时刻未处理泡沫铜表面的传热系数比光滑铜表面高86.1%,而超亲水泡沫铜的传热性能比未处理泡沫铜提升12.9%。对现有的多松弛伪势格子Boltzmann方法进行改进,提出联合使用热动一致性可调的粒子间作用力模型和外力项模型,优化了格子Boltzmann模型的热动一致性。采用有限差分法进行温度场的求解。对本文的格子Boltzmann模型进行了热动一致性验证,改进模型参数从而提高了模型的精确度;分别对Laplace定律、壁面润湿性和液滴蒸发的d2定律进行验证,测试了模型在模拟多相流动和相变传热方面的可靠性;对模型的网格独立性进行验证以提高模拟结果的数值精度。将泡沫铜视为多孔介质,建立多孔介质的二维物理模型,采用改进的热格子Boltzmann方法对基于介观尺度的多孔介质表面池沸腾传热过程进行研究。结果表明,相比于光滑表面,多孔介质沸腾传热性能提升了约2倍,同时扩展了沸腾表面高传热性能的热流密度范围。低孔隙率/孔径尺寸的多孔介质对气泡脱离具有更强的阻碍作用,气泡脱离频率降低,蒸气逸出速率减小,其沸腾传热性能更好,但在高热流密度条件下传热性能被严重抑制;高孔隙率/孔径尺寸的多孔介质表面传热性能较弱,但其传热性能受热流密度增大的负面影响较小。随着沸腾表面相对表面积的增加,沸腾区的真实传热系数呈下降趋势。在高孔隙率条件下（ε>89%）,主导沸腾传热性能的影响因素是传热面积而不是气泡脱离阻力。
二、过冷沸腾气泡行为的实验研究（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、过冷沸腾气泡行为的实验研究（论文提纲范文）
（1）圆柱骤冷沸腾表面热流密度反演及沸腾传热特性研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 导热反问题研究现状 |
| 1.3 骤冷沸腾研究现状 |
| 1.3.1 骤冷沸腾的影响因素 |
| 1.3.2 最小膜态沸腾温度 |
| 1.3.3 膜态沸腾换热系数 |
| 1.3.4 骤冷前沿传播速度 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 圆柱骤冷沸腾实验系统 |
| 2.1 实验系统 |
| 2.1.1 实验仪器设备 |
| 2.1.2 实验段制备 |
| 2.2 实验流程及实验内容 |
| 2.2.1 实验流程 |
| 2.2.2 实验内容 |
| 2.3 数据处理方法 |
| 2.3.1 可视化图像处理技术 |
| 2.3.2 导热反问题技术 |
| 2.4 实验结果可靠性分析 |
| 2.4.1 实验的可重复性 |
| 2.4.2 实验不确定性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 圆柱骤冷沸腾表面温度及热流密度反演 |
| 3.1 导热正问题数学模型 |
| 3.2 导热反问题数学模型 |
| 3.3 导热反问题模型验证 |
| 3.3.1 数值验证 |
| 3.3.2 实验验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 圆柱骤冷沸腾表面气膜演化特征与分析 |
| 4.1 骤冷沸腾气膜演化过程 |
| 4.2 气膜演化过程影响因素 |
| 4.2.1 过冷度的影响 |
| 4.2.2 粗糙度的影响 |
| 4.2.3 固体材料的影响 |
| 4.3 骤冷沸腾气膜厚度 |
| 4.4 膜态沸腾气膜波动特征 |
| 4.5 骤冷前沿传播速度 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 圆柱骤冷沸腾表面传热特性与分析 |
| 5.1 骤冷温度曲线及沸腾曲线 |
| 5.2 骤冷沸腾传热的影响因素 |
| 5.2.1 轴向高度的影响 |
| 5.2.2 表面氧化性的影响 |
| 5.2.3 过冷度的影响 |
| 5.2.4 表面粗糙度的影响 |
| 5.2.5 固体材料的影响 |
| 5.3 临界热流密度 |
| 5.4 最小膜态沸腾温度 |
| 5.4.1 T_(min)与冷却剂过冷度关系式 |
| 5.4.2 T_(min)与其影响参数关系式 |
| 5.5 骤冷膜态沸腾传热 |
| 5.5.1 膜态沸腾换热Nu数影响因素 |
| 5.5.2 膜态沸腾换热Nu数关系式 |
| 5.6 骤冷沸腾强化机理 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 期刊论文 |
| 国际会议 |
| 会议论文 |
| 作者及导师简介 |
| 作者简介 |
| 导师简介 |
| 附件 |
（2）高炉渣余热湿法回收关键过程热质传输机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 高炉渣湿法处理的研究现状 |
| 2.1.1 高炉渣湿法处理技术的研究进展 |
| 2.1.2 高温渣水淬过程的研究进展 |
| 2.1.3 高温渣团在过冷液体中的换热过程研究进展 |
| 2.2 降压闪蒸法回收高炉冲渣水余热资源的研究现状 |
| 2.2.1 降压绝热闪蒸过程的研究进展 |
| 2.2.2 用于研究高炉冲渣水余热回收的闪蒸技术及工质选择 |
| 2.3 闪蒸设备对闪蒸过程的影响规律研究现状 |
| 2.3.1 闪蒸腔结构对闪蒸过程传热特性的研究进展 |
| 2.3.2 闪蒸腔密封性对静态降压闪蒸过程的影响 |
| 2.3.3 闪蒸腔的振动对静态降压闪蒸过程的影响 |
| 2.4 提高降压闪蒸效率的方法及其研究现状 |
| 2.5 主要研究内容 |
| 2.6 小结 |
| 3 高温渣粒在过冷液体冲击中的热质传输规律研究 |
| 3.1 实验设备和实验方案 |
| 3.2 冲击过程沸腾气膜破裂过程 |
| 3.3 高温球体沸腾气膜破裂规律的研究 |
| 3.3.1 淬火前沿运动的跟踪方法 |
| 3.3.2 淬火前沿的运动规律 |
| 3.3.3 淬火前沿运动对球体表面温度和热通量的影响 |
| 3.3.4 液体流速和过冷度对淬火前沿运动的影响 |
| 3.3.5 淬火前沿通过后球表面的微气泡沸腾 |
| 3.4 沸腾气膜破裂的影响因素分析 |
| 3.4.1 过冷液体的流速对沸腾气膜破裂的影响 |
| 3.4.2 液体过冷度对沸腾气膜破裂的影响 |
| 3.5 小结 |
| 4 单级绝热静态降压闪蒸过程的研究 |
| 4.1 泡沫柱在闪蒸过程中的发展规律的实验研究 |
| 4.1.1 实验设备和实验方案 |
| 4.1.2 闪蒸过程中泡沫柱的发展及闪蒸腔形状的影响 |
| 4.1.3 △H,NEFt和△p在闪蒸过程中的变化 |
| 4.2 基于VOF模拟的有序闪蒸阶段的数值模拟 |
| 4.2.1 物理模型及简化假设 |
| 4.2.2 VOF方法和UDF方法 |
| 4.2.3 控制方程及源项 |
| 4.2.4 初始条件和边界条件 |
| 4.2.5 结果与分析 |
| 4.3 泡沫柱的发展对传热过程的影响 |
| 4.4 闪蒸腔结构对泡沫柱发展的影响 |
| 4.5 小结 |
| 5 闪蒸腔内气液相的流动特性对闪蒸效率的影响研究 |
| 5.1 闪蒸腔内压力泄露对闪蒸过程的影响 |
| 5.1.1 实验设备和实验方案 |
| 5.1.2 抽气阀门开度的影响 |
| 5.1.3 进气阀门的开度(漏气口尺寸)对闪蒸过程的影响 |
| 5.1.4 初始温度对漏气闪蒸过程的影响 |
| 5.1.5 初始压力对漏气闪蒸过程的影响 |
| 5.1.6 漏气闪蒸过程关键参数的回归 |
| 5.2 闪蒸腔的机械振动对闪蒸过程的影响 |
| 5.2.1 实验台设计和实验方案 |
| 5.2.2 垂直振动对闪蒸过程的影响 |
| 5.2.3 横向振动对闪蒸过程的影响 |
| 5.2.4 振动对闪蒸过程影响的综合分析 |
| 5.3 小结 |
| 6 单级绝热间歇降压闪蒸过程的实验研究 |
| 6.1 实验系统设计及实验方案 |
| 6.1.1 实验系统设计 |
| 6.1.2 仪器仪表与实验过程 |
| 6.1.3 不确定度分析 |
| 6.2 计算方法与实验误差分析 |
| 6.2.1 闪蒸腔内蒸汽产生和排出气体的质量流量的计算 |
| 6.2.2 电磁阀2和进气管对腔体密封性的影响分析 |
| 6.2.3 进气量导致的误差分析 |
| 6.3 间歇闪蒸的关键参数对闪蒸过程的影响 |
| 6.4 静态闪蒸与间歇闪蒸中各项参数的演化对比 |
| 6.5 间歇闪蒸促进蒸发效率提高的原因分析 |
| 6.6 小节 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论及创新点 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）倾斜条件下管内过冷流动沸腾的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 汽泡行为的研究现状 |
| 1.2.1 理论及实验研究 |
| 1.2.2 数值模拟 |
| 1.3 倾斜条件下流动换热特性的研究现状 |
| 1.3.1 倾斜条件下的流动特性 |
| 1.3.2 倾斜条件下的换热特性 |
| 1.3.3 倾斜条件下的汽泡行为 |
| 1.4 现有研究的不足之处 |
| 1.5 本研究的主要工作 |
| 第2章 数值模拟研究方法 |
| 2.1 多相流模型 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 界面捕捉方法 |
| 2.2 相变模型 |
| 2.3 湍流模型 |
| 2.4 求解方案 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 竖直条件下圆管内过冷流动沸腾的数值研究 |
| 3.1 物理模型 |
| 3.2 网格独立性及数值模型验证 |
| 3.3 数值结果讨论与分析 |
| 3.3.1 物理场分析 |
| 3.3.2 换热特性分析 |
| 3.3.3 汽泡行为 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 倾斜条件下圆管内汽液两相流的数值研究 |
| 4.1 倾斜条件下单汽泡行为的数值研究 |
| 4.1.1 物理模型及数值求解方法 |
| 4.1.2 倾斜角度对汽泡脱离壁面过程的影响 |
| 4.1.3 倾斜角度对汽泡上升过程的影响 |
| 4.2 倾斜条件下过冷流动沸腾的数值研究 |
| 4.2.1 倾斜角度对截面含汽率的影响 |
| 4.2.2 倾斜角度对汽液相分布的影响 |
| 4.2.3 倾斜角度对壁面温度的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 倾斜条件下子通道内过冷流动沸腾的数值研究 |
| 5.1 物理模型 |
| 5.2 网格独立性验证 |
| 5.3 数值结果讨论与分析 |
| 5.3.1 数据处理方法 |
| 5.3.2 含汽率分布 |
| 5.3.3 汽液相分布 |
| 5.3.4 横向流场分布 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（4）顶吹浸没喷枪内单质低碳烃的流动沸腾数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 宏观管道内的过冷流动沸腾研究 |
| 1.2.2 有机工质的流动沸腾研究 |
| 1.2.3 偏离核态沸腾型沸腾危机及膜态沸腾 |
| 1.2.4 流动沸腾的数值模拟 |
| 1.3 研究内容 |
| 第二章 流动沸腾数值模拟模型 |
| 2.1 欧拉多相流模型 |
| 2.2 多尺寸组模型 |
| 2.3 相间传热模型 |
| 2.4 RPI壁面热流密度划分模型 |
| 2.5 本章小节 |
| 第三章 有机介质管内过冷流及饱和流动沸腾模型对比 |
| 3.1 竖直环管内R113的过冷流动沸腾模拟 |
| 3.1.1 几何模型及边界条件 |
| 3.1.2 计算工况及假设 |
| 3.1.3 壁面函数的影响 |
| 3.1.4 相间作用力子模型影响 |
| 3.1.5 气泡直径相关性与相界面面积浓度模型的影响 |
| 3.1.6 采用多尺寸组模型进行过冷流动沸腾模拟 |
| 3.2 竖直圆管内有机工质饱和流动沸腾模拟 |
| 3.3 本章小节 |
| 第四章 外部辐射条件下竖直管内正庚烷流动沸腾数值模拟 |
| 4.1 模型及边界条件 |
| 4.1.1 几何模型 |
| 4.1.2 计算工况及假设 |
| 4.1.3 壁面处理 |
| 4.1.4 模型设置 |
| 4.2 参数定义 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 含气率与干度分布 |
| 4.3.2 壁面热流密度与内壁面温度分布 |
| 4.3.3 传热效率 |
| 4.3.4 气相及液相温度分布 |
| 4.3.5 非平衡效应 |
| 4.3.6 气相及液相速度分布 |
| 4.3.7 压降特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 未来展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 附录B 攻读硕士学位期间授权的发明专利 |
| 附录C 攻读硕士学位期间参与的科研项目 |
| 附录D 攻读硕士学位期间所获奖项 |
（5）过冷流动沸腾传热中相间力模型及回弯的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 流动沸腾传热 |
| 1.2.1 沸腾传热分类 |
| 1.2.2 沸腾曲线 |
| 1.2.3 沸腾传热机理 |
| 1.2.4 影响沸腾传热的因素 |
| 1.3 过冷流动沸腾研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 过冷流动沸腾传热的数值模拟研究 |
| 2.1 两相流模型 |
| 2.2 湍流模型 |
| 2.2.1 k-ε模型 |
| 2.2.2 k-ω模型 |
| 2.3 沸腾模型建立 |
| 2.3.1 壁面沸腾模型 |
| 2.3.2 相间传质模型 |
| 2.3.3 相间传热模型 |
| 2.3.4 相间动量模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 过冷沸腾充分发展沸腾起始点研究 |
| 3.1 过冷沸腾充分发展沸腾起始点经验模型 |
| 3.2 过冷流动沸腾充分发展沸腾起始点数值模拟研究 |
| 3.2.1 物理模型和网格划分 |
| 3.2.2 求解方法和边界条件 |
| 3.2.3 模型建立与网格无关性验证 |
| 3.3 过冷流动沸腾充分发展沸腾起始点的影响因素 |
| 3.3.1 质量流速对过冷流动沸腾充分发展沸腾起始点的影响 |
| 3.3.2 热流密度对过冷流动沸腾充分发展沸腾起始点的影响 |
| 3.3.3 过冷度对过冷流动沸腾充分发展沸腾起始点的影响 |
| 3.4 相间力模型对过冷流动沸腾充分发展沸腾起始点判定的影响 |
| 3.4.1 曳力 |
| 3.4.2 升力 |
| 3.4.3 壁面润滑力 |
| 3.4.4 湍流耗散力 |
| 3.4.5 单一相间力的作用 |
| 3.5 过冷流动沸腾充分发展沸腾起始点关联式适用性分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 回转弯道对充分发展沸腾起始点的影响 |
| 4.1 直管中FDB发生的位置 |
| 4.2 曲率对FDB的影响 |
| 4.3 弯道位置对FDB的影响 |
| 4.4 弯管中FDB的位置 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 过冷沸腾临界热流密度研究 |
| 5.1 临界热流密度主要预测方法 |
| 5.2 临界热流密度的影响因素 |
| 5.3 预测临界热流密度模型的建立与验证 |
| 5.4 流向对临界热流密度的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 回转弯道对过冷沸腾临界热流密度的影响 |
| 6.1 等效加热长度时弯道的作用 |
| 6.2 弯道对恶化处的作用 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文总结 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录 A 硕士期间发表的学术论文 |
| 附录 B 硕士期间参与的课题 |
| 附录 C 硕士期间所获荣誉 |
（6）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 |
（7）微纳形貌表面在不同结构微细通道内的流动沸腾强化换热研究（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 国内外研究现状 |
| 1.2.1 流动沸腾表面改性技术 |
| 1.2.2 微通道几何结构强化沸腾换热 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 2 实验系统与方法介绍 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 流体循环系统及装置 |
| 2.2.1 两相流动沸腾换热实验系统 |
| 2.2.2 实验仪器和设备 |
| 2.2.3 微细通道实验段 |
| 2.3 实验方法及流程 |
| 2.3.1 实验准备 |
| 2.3.2 实验流程 |
| 2.4 数据处理与误差分析 |
| 2.4.1 数据处理方法 |
| 2.4.2 不确定度分析 |
| 2.5 实验系统可靠性验证 |
| 2.5.1 压降验证 |
| 2.5.2 对流换热验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 矩形通道内纳米线表面过冷流动沸腾换热 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 形貌参数表征与测试工况 |
| 3.3 沸腾曲线与压降波动 |
| 3.3.1 局部沸腾曲线 |
| 3.3.2 压降波动 |
| 3.4 对流换热系数 |
| 3.4.1 平均换热系数 |
| 3.4.2 局部换热系数 |
| 3.5 沸腾流动两相流型 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 矩形通道内微米孔表面过冷流动沸腾换热 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 形貌参数表征与测试工况 |
| 4.3 过冷沸腾曲线 |
| 4.3.1 平均过热度沸腾曲线 |
| 4.3.2 局部沸腾曲线 |
| 4.4 沸腾换热系数与两相压降 |
| 4.4.1 平均沸腾换热系数 |
| 4.4.2 局部沸腾换热系数 |
| 4.4.3 压降与压降波动 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 带气泡发生腔的矩形通道内过冷流动沸腾换热 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 气泡发生腔与多孔铜表面 |
| 5.3 起始沸腾及流型特征 |
| 5.3.1 压降波动 |
| 5.3.2 沸腾曲线 |
| 5.4 两相换热特性 |
| 5.4.1 平均换热系数 |
| 5.4.2 局部换热系数 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 阶梯矩形通道内微纳复合表面的过冷流动沸腾换热 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 阶梯通道及微纳复合表面 |
| 6.2.1 阶梯通道与单相压降实验验证 |
| 6.2.2 微纳复合表面 |
| 6.3 沸腾换热特性 |
| 6.3.1 沸腾曲线与平均换热系数 |
| 6.3.2 沸腾数 |
| 6.4 流动沸腾两相流型 |
| 6.4.1 局部干涸区域分析 |
| 6.4.2 局部换热系数 |
| 6.5 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 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
（8）LNG阀门换热研究及长颈阀盖间隙优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 微细通道流动沸腾研究现状 |
| 1.2.2 冷量损失研究现状 |
| 1.3 阀门减少冷量损失的方法 |
| 1.4 本课题主要研究内容 |
| 第2章 低温阀门概述及两相流简述 |
| 2.1 液化天然气(LNG)简介 |
| 2.1.1 LNG的基本性质 |
| 2.1.2 LNG阀门的特殊要求 |
| 2.2 LNG低温阀门简介 |
| 2.3 两相流简述 |
| 2.3.1 流型研究 |
| 2.3.2 沸腾换热简介 |
| 2.3.3 两相流的计算模型 |
| 2.4 LNG阀门传热过程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 LNG阀门流动沸腾过程数值模拟研究 |
| 3.1 LNG阀门流动沸腾过程的计算模型 |
| 3.1.1 流体体积函数模型 |
| 3.1.2 质量守恒方程 |
| 3.1.3 动量方程 |
| 3.1.4 能量方程 |
| 3.1.5 用户自定义函数 |
| 3.1.6 表面张力及壁面粘附 |
| 3.1.7 模拟流程 |
| 3.2 几何模型 |
| 3.2.1 低温球阀的二维简化图 |
| 3.2.2 几何模型的简化 |
| 3.2.3 网格的划分及网格无关性的验证 |
| 3.3 界面附近的插值 |
| 3.4 边界条件及求解的设置 |
| 3.5 数值模拟结果及分析 |
| 3.5.1 流型的变化 |
| 3.5.2 对流换热系数计算 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 LNG阀门换热特性研究 |
| 4.1 对流换热现象的影响因素 |
| 4.2 影响沸腾传热的因素 |
| 4.3 LNG阀门技术性能判断的依据 |
| 4.4 LNG阀门影响对流换热系数的因素 |
| 4.4.1 入口压力 |
| 4.4.2 热流密度 |
| 4.4.3 入口温度 |
| 4.4.4 壁面厚度 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 LNG阀门长颈阀盖间隙优化 |
| 5.1 LNG阀门温度场分析 |
| 5.1.1 建立三维模型 |
| 5.1.2 确定材料参数 |
| 5.1.3 网格的划分 |
| 5.1.4 给定温度边界条件 |
| 5.2 温度场模拟结果及分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 1 结论 |
| 2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
| 附录 B UDF 自定义程序 |
（9）纳米流体强化沸腾换热机制的分子动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关研究进展 |
| 1.2.1 纳米流体池沸腾换热特性的研究 |
| 1.2.2 纳米流体流动沸腾换热特性的研究 |
| 1.2.3 纳米流体和纯流体沸腾的MD研究 |
| 1.2.4 纳米流体沸腾换热在内燃机中的应用 |
| 1.3 现有研究中存在的问题和不足 |
| 1.4 本文主要研究思路与内容 |
| 2 分子动力学模拟方法及模拟前期准备 |
| 2.1 MD模拟的基本原理 |
| 2.1.1 势函数 |
| 2.1.2 系综原理 |
| 2.1.3 控温方法 |
| 2.1.4 初始条件与边界条件 |
| 2.1.5 运动方程及数值求解方法 |
| 2.2 本文所需数据的统计方法 |
| 2.3 MD模拟的相关软件 |
| 2.4 模拟前期准备工作 |
| 2.4.1 MD模拟的可行性验证 |
| 2.4.2 MD模拟下的沸腾模式 |
| 2.4.3 模拟基础液的选择 |
| 2.4.4 模拟原子数的确定 |
| 2.4.5 爆炸沸腾开始时间t_(OB)的确定 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 悬浮纳米颗粒影响沸腾换热特性的MD研究 |
| 3.1 悬浮纳米颗粒的计算模型 |
| 3.1.1 远壁和近壁纳米颗粒模拟模型 |
| 3.1.2 势函数及其参数 |
| 3.1.3 模拟过程 |
| 3.2 光滑表面上纳米流体的沸腾行为 |
| 3.2.1 远壁和近壁纳米颗粒对爆炸沸腾的影响 |
| 3.2.2 远壁和近壁纳米颗粒对蒸发的影响 |
| 3.2.3 加热温度对沸腾换热的影响 |
| 3.2.4 纳米颗粒种类对沸腾换热的影响 |
| 3.2.5 纳米颗粒粒径对沸腾换热的影响 |
| 3.2.6 纳米颗粒体积浓度对沸腾换热的影响 |
| 3.3 非平表面上纳米流体的沸腾行为 |
| 3.4 悬浮纳米颗粒强化沸腾换热的机理分析 |
| 3.4.1 流体微观结构的变化 |
| 3.4.2 纳米颗粒表面液体吸附层 |
| 3.4.3 悬浮纳米颗粒的运动状态 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 壁面沉积纳米颗粒影响沸腾换热特性的MD研究 |
| 4.1 壁面沉积纳米颗粒对接触角的影响 |
| 4.1.1 模拟模型 |
| 4.1.2 模拟算例 |
| 4.1.3 势函数及其参数 |
| 4.1.4 模拟过程 |
| 4.1.5 沉积纳米颗粒对液滴接触角的影响 |
| 4.2 壁面沉积纳米颗粒对沸腾换热的影响 |
| 4.2.1 模拟模型 |
| 4.2.2 势函数及其参数 |
| 4.2.3 模拟过程 |
| 4.2.4 沉积纳米颗粒对爆炸沸腾的影响 |
| 4.2.5 沉积纳米颗粒对蒸发的影响 |
| 4.3 壁面沉积纳米颗粒强化沸腾换热的机理分析 |
| 4.4 沉积纳米颗粒润湿性对沸腾换热的影响 |
| 4.5 沉积纳米颗粒影响沸腾换热规律的探讨 |
| 4.5.1 沉积颗粒粒径对沸腾换热的影响 |
| 4.5.2 沉积颗粒种类对沸腾换热的影响 |
| 4.5.3 颗粒沉积密度对沸腾换热的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 纳米流体沸腾换热特性的MD研究 |
| 5.1 纳米流体的饱和池沸腾 |
| 5.1.1 饱和池沸腾模型 |
| 5.1.2 势函数及其参数 |
| 5.1.3 模拟过程 |
| 5.1.4 加热温度对池沸腾换热的影响 |
| 5.2 纳米流体的饱和流动沸腾 |
| 5.2.1 饱和流动沸腾模型 |
| 5.2.2 势函数及其参数 |
| 5.2.3 模拟过程 |
| 5.2.4 流速对纳米颗粒沉积特性的影响 |
| 5.2.5 纳米流体流动沸腾和池沸腾的对比 |
| 5.2.6 流速和加热温度对流动沸腾换热的影响 |
| 5.3 纳米流体的过冷流动沸腾 |
| 5.3.1 过冷流动沸腾模型 |
| 5.3.2 势函数及其参数 |
| 5.3.3 模拟过程 |
| 5.3.4 模型准确性验证 |
| 5.3.5 加热温度对过冷流动沸腾换热的影响 |
| 5.4 纳米流体强化沸腾换热的机理分析 |
| 5.4.1 池沸腾和流动沸腾中纳米流体强化换热的共同机制 |
| 5.4.2 流动沸腾中纳米流体强化换热的额外机制 |
| 5.5 纳米流体强化沸腾换热在内燃机冷却水腔应用的可行性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）不同重力条件下泡沫铜表面池沸腾传热的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 微重力条件下的池沸腾实验研究 |
| 1.2.2 伪势格子Boltzmann方法的发展与改进 |
| 1.2.3 池沸腾的格子Boltzmann方法模拟研究 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 变重力池沸腾实验装置及方法 |
| 2.1 实验系统设计 |
| 2.1.1 落塔与落舱设备 |
| 2.1.2 沸腾腔体与保温装置 |
| 2.1.3 加热系统 |
| 2.1.4 数据采集系统 |
| 2.1.5 可视化系统 |
| 2.2 实验块设计 |
| 2.2.1 热电偶与加热管的布置 |
| 2.2.2 泡沫铜改性处理及其与实验块的连接 |
| 2.3 实验方法与步骤 |
| 2.4 数据处理与误差分析 |
| 2.4.1 实验数据处理 |
| 2.4.2 误差分析 |
| 2.5 实验装置验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 不同重力条件下泡沫铜表面池沸腾传热的实验研究 |
| 3.1 池沸腾传热的动态气泡行为 |
| 3.1.1 气泡脱离行为分析 |
| 3.1.2 泡沫铜对气泡行为的影响 |
| 3.1.3 泡沫铜表面润湿性对气泡行为的影响 |
| 3.1.4 气泡动力学分析 |
| 3.2 池沸腾的传热特性 |
| 3.2.1 泡沫铜对传热特性的影响 |
| 3.2.2 泡沫铜表面润湿性对传热特性的影响 |
| 3.2.3 重力对传热特性的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 耦合温度场的多松弛伪势格子Boltzmann模型 |
| 4.1 改进的多松弛伪势格子Boltzmann方法 |
| 4.1.1 多松弛格子Boltzmann方法 |
| 4.1.2 改进的耦合压力伪势模型 |
| 4.2 求解温度场的有限差分法 |
| 4.3 模型可靠性验证 |
| 4.3.1 热动一致性验证 |
| 4.3.2 Laplace定律验证 |
| 4.3.3 壁面润湿性验证 |
| 4.3.4 液滴蒸发的d~2定律验证 |
| 4.3.5 网格独立性验证 |
| 4.4 物理模型与模拟条件 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 亲水泡沫铜表面池沸腾传热的格子Boltzmann方法模拟 |
| 5.1 光滑表面与多孔介质表面的池沸腾模拟结果分析 |
| 5.1.1 池沸腾阶段分析 |
| 5.1.2 沸腾传热性能对比 |
| 5.1.3 流场与温度场对比 |
| 5.2 多孔介质结构参数对池沸腾传热的影响 |
| 5.2.1 孔隙率对池沸腾传热的影响 |
| 5.2.2 孔径尺寸对池沸腾传热的影响 |
| 5.2.3 传热性能综合评价 |
| 5.3 重力对池沸腾传热的影响 |
| 5.4 基于热管的泡沫铜强化气液相变传热装置 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 在学期间发表的学术论文与研究成果 |
四、过冷沸腾气泡行为的实验研究（论文参考文献）
- [1]圆柱骤冷沸腾表面热流密度反演及沸腾传热特性研究[D]. 熊平. 北京化工大学, 2021(02)
- [2]高炉渣余热湿法回收关键过程热质传输机理研究[D]. 倪佩韦. 北京科技大学, 2022
- [3]倾斜条件下管内过冷流动沸腾的数值研究[D]. 葛苏槿. 山东大学, 2021(12)
- [4]顶吹浸没喷枪内单质低碳烃的流动沸腾数值模拟[D]. 张诗明. 昆明理工大学, 2021(01)
- [5]过冷流动沸腾传热中相间力模型及回弯的影响研究[D]. 潘悦. 昆明理工大学, 2021(01)
- [6]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)
- [7]微纳形貌表面在不同结构微细通道内的流动沸腾强化换热研究[D]. 李俊业. 浙江大学, 2020(03)
- [8]LNG阀门换热研究及长颈阀盖间隙优化设计[D]. 贺国飞. 兰州理工大学, 2020(02)
- [9]纳米流体强化沸腾换热机制的分子动力学研究[D]. 尹训彦. 大连理工大学, 2020
- [10]不同重力条件下泡沫铜表面池沸腾传热的研究[D]. 冯东阳. 东南大学, 2020