《低溫流體在微細管道內大溫差條件下湍流換熱機理研究》是依託清華大學，由宋昱擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：低溫流體在微細管道內大溫差條件下湍流換熱機理研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：宋昱
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
低溫流體在微細管道內大溫差條件下的湍流換熱問題研究在超導磁體冷卻和失超保護、高超音速吸氣/火箭混合式發動機研發等領域有著重大意義，近年來受到學術界的廣泛關注。大溫差條件下超臨界壓力低溫流體在微細管道中的湍流換熱機理、近臨界壓力低溫流體在微細管道中的流動換熱規律和微細管道內部結構影響低溫流體換熱的機理等是本項目擬解決的關鍵科學問題。本項目擬通過實驗研究、理論分析和數值模擬，深入研究超臨界壓力低溫流體在微細管道中大溫差條件下的湍流換熱機理；揭示低溫流體在微細直管道中近臨界壓力沸騰換熱機理和壓力波動帶來近臨界壓力沸騰換熱/超臨界單相流體換熱形式改變的規律；闡明微細管道中低溫流體流動換熱的強化方法與規律。預期研究成果可以為低溫冷卻技術的進步和新型空天飛行器的發展提供理論支持。
結題摘要
本項目研究內容順利開展，深入研究了大溫差條件下超臨界壓力低溫流體在微細直管道中湍流換熱機理、近臨界壓力流動換熱規律和低溫流體噴射/噴霧冷卻機理。搭建了超臨界壓力氮高壓低溫流動換熱實驗系統；獲得了大溫差條件下超臨界壓力氮在微細直管道中流動換熱的機理、浮升力和熱加速對垂直管內換熱的影響規律，以及準臨界溫度附近的傳熱惡化現象；揭示了低溫流體噴射/噴霧冷卻過程中工質溫度和壁面溫度的變化規律，冷卻開始時間對溫度變化的影響，冷量利用率和製冷劑需求量之間的關係。研究成果有助於深入認識液化天然氣製備儲存過程中的低溫傳熱問題，最佳化天然氣開採工藝；提出的液氮噴射/噴霧冷卻技術，在快速大幅降溫的前提下，避免低溫工質和被冷卻壁面直接接觸而造成低溫損壞，在高熱流密度電子器件冷卻領域有廣闊的套用前景。研究成果已在國際國內會議發表，撰寫2篇期刊論文。
