微柱结构表面核态沸腾单气泡的数值模拟

摘要：

利用计算流体力学方法(computational fluid dynamics,CFD)对三维均匀微柱结构表面单气泡核态沸腾过程进行数值模拟研究,使用VOF模型(volume of fluid model,VOF)在界面网格追踪加密的条件下精确捕捉气液界面,同时考虑气液界面和微层处的蒸发,准确获得三维微柱表面单气泡核态沸腾过程中的气泡动力学、温度演化和蒸发换热性能.结果表明,气泡脱离时间为1.79ms,体现了微柱结构促进气泡脱离的强化作用.通过气泡横向和纵向直径的变化准确表征了气泡在脱离过程中的变形过程,并模拟得到该过程流场热边界层及壁面温度的演变规律.同时,通过微层蒸发和气液交界面蒸发功率随时间变化的监测,指出气泡生长过程微层蒸发量占总蒸发量的52％;t=0.95ms后微层蒸发消失,气液界面蒸发维持相对稳定值(0.1～0.2W)直至气泡脱离.蒸发换热特性耦合气泡与壁面接触情况随时间的变化,揭示了单气泡核态沸腾过程蒸发换热机理的阶段性特征及时间分区,为在核态沸腾单个气泡生长脱离过程中更准确划分时间阶段、建立沸腾换热模型奠定基础,提供了参考.

关键词：数值模拟、微柱结构、核态沸腾、气泡动力学、换热机理

所属期刊栏目：38

分类号：TK121(热力工程、热机)

资助基金：国家自然科学基金51576063;2019年度装备预研教育部联合基金青年人才基金6141A02033526

在线出版日期：2019-11-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：4845-4855