振蕩熱管內(nèi)兩相流界面形態(tài)數(shù)值模擬研究

1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：學(xué)號(hào)：415914213005南昌大學(xué)專業(yè)學(xué)位研究生學(xué)位論文振蕩熱管內(nèi)兩相流界面形態(tài)數(shù)值模擬研究振蕩熱管內(nèi)兩相流界面形態(tài)數(shù)值模擬研究NumericalSimulationofInterfaceShapeChangeofTwoPhaseFlowinOscillatingHeatPipe謝博偉培養(yǎng)單位（院、系）：機(jī)電工程學(xué)院動(dòng)力工程系指導(dǎo)教師姓名、職稱：張瑩教授指導(dǎo)教師姓名、職稱：王明高級(jí)工程師專業(yè)學(xué)位種類：工程碩士專

2、業(yè)領(lǐng)域名稱：動(dòng)力工程論文答辯日期：2015年6月1日答辯委員會(huì)主席：評(píng)閱人：年月日摘要I摘要作為一種新型高效的傳熱元件，振蕩熱管以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳熱性能優(yōu)良、成本低廉、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者極大的關(guān)注，在電子元件散熱、空氣調(diào)節(jié)、余熱回收等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并具有極大的開(kāi)發(fā)潛力。振蕩熱管工作時(shí)，管內(nèi)壓力溫度波動(dòng)極為復(fù)雜，促使管內(nèi)表現(xiàn)出復(fù)雜的兩相流動(dòng)，流型的形成及轉(zhuǎn)變?cè)诤艽蟪潭壬嫌绊懼袷師峁艿墓ぷ餍阅?，所以?duì)管內(nèi)兩相流界面形態(tài)的

3、研究具有重要意義。毛細(xì)管作為振蕩熱管的基本元件，采用毛細(xì)管模型對(duì)振蕩熱管內(nèi)兩相流動(dòng)進(jìn)行研究是一種切實(shí)可行且新穎獨(dú)特的途徑。針對(duì)柱塞流、氣泡脈動(dòng)及其變形破裂等振蕩熱管中非常普遍的流型，基于毛細(xì)管幾何模型，耦合VOF模型和CSF表面張力模型，采用ANSYSFLUENT14.0求解器進(jìn)行計(jì)算分析。首先借助毛細(xì)T形管結(jié)構(gòu)產(chǎn)生穩(wěn)定柱塞流，探究T形管內(nèi)柱塞流形成機(jī)理，得到柱塞長(zhǎng)度與支管半徑的關(guān)系，為管內(nèi)柱塞流動(dòng)深入研究提供參考。隨后對(duì)毛細(xì)管內(nèi)氣泡運(yùn)

4、動(dòng)變形進(jìn)行模擬，通過(guò)與其他學(xué)者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及LBM模擬結(jié)果對(duì)比，一致性較好，模型準(zhǔn)確性得到驗(yàn)證。研究不同Re數(shù)、We數(shù)、Ca數(shù)情況下毛細(xì)管內(nèi)氣泡的變形破裂規(guī)律，以及脈動(dòng)壓力驅(qū)動(dòng)下的振蕩變形規(guī)律。在毛細(xì)管內(nèi)氣泡破裂臨界毛細(xì)值會(huì)隨氣泡直徑增加而增加，壓力脈動(dòng)導(dǎo)致流體流動(dòng)脈動(dòng)以及界面波加劇，致使流動(dòng)紊亂程度增加。隨著振蕩熱管管徑的微型化，管內(nèi)多個(gè)獨(dú)立氣液界面的相互作用在很大程度上影響著界面的運(yùn)動(dòng)，引入界面追蹤法（FrontTrackingMet

5、hodFTM)，借助其精確追蹤界面的優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用MATLAB軟件計(jì)算處理，以管內(nèi)兩個(gè)液滴自由下落為例，初步探索了管內(nèi)多個(gè)氣液界面間的耦合作用。數(shù)值分析不同Re數(shù)、Eo數(shù)和液滴初始中心距情況下液滴的運(yùn)動(dòng)變形情況。在初始中心距較小(LD=2)時(shí)，液滴在下落過(guò)程中變形是不對(duì)稱的，并且會(huì)相互排斥，在Re數(shù)較大和Eo數(shù)較大時(shí)，這種現(xiàn)象更加明顯；而初始中心距較大的液滴運(yùn)動(dòng)特性主要由Re數(shù)和Eo數(shù)決定。這些研究為FTM方法在振蕩熱管兩相流研究上的應(yīng)用提