具有彎曲氣液界面的蒸發相變體系的多場測量

《具有彎曲氣液界面的蒸發相變體系的多場測量》是依託中國科學院力學研究所，由朱志強擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：具有彎曲氣液界面的蒸發相變體系的多場測量
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：朱志強
• 依託單位：中國科學院力學研究所

項目摘要

蒸發效應在微電子製冷、自組裝新材料製備、新醫藥檢測和空間熱能機械等新興行業領域正得到足夠的重視和廣泛套用，其過程涉及複雜的熱質輸運機理。對於具有彎曲氣液界面的小尺度蒸發相變體系（液滴、彎月面等），實驗觀測手段的缺失和不適用限制了對於蒸發傳熱機理的深入認識，亟需發展新實驗技術拓展前人工作和滿足多物理參量測量需求。本申請將以上述彎曲界面蒸發相變體系為研究對象，從硬體適用性和軟體判讀等方面最佳化PIV、紅外熱成像技術和界面外形分析技術，克服彎曲界面的光學折射導致流速測量誤差和觀測範圍不覆蓋全場、紅外熱成像圖像測量對象判讀不準確和溫度場反演精度不高導致影響實驗目標、界面外形演化測量誤差大等問題，完成一套適用於上述蒸發體系的多場測量系統，實現液體內部熱對流流場、氣液界面溫度場、平均蒸發速率和接觸角演化等多物理量的定量觀測，並用之開展蒸發與熱毛細對流耦合影響體系熱質傳輸的實驗研究。

結題摘要

蒸發效應在微電子製冷、自組裝新材料製備、新醫藥檢測和空間熱能機械等新興行業領域正得到足夠的重視和廣泛套用，其過程涉及複雜的熱質輸運機理。對於具有彎曲氣液界面的小尺度流體相變體系（液滴、彎月面等），實驗觀測手段的缺失和不適用限制了對於蒸發傳熱機理的深入認識，亟需發展新實驗技術拓展前人工作和滿足多物理參量測量需求。本項目以具有彎曲界面的小尺度相變體系（液滴蒸發和冷凝）為研究對象，通過關鍵技術攻關和實驗測試，建立了一套適用於液滴相變和熱對流耦合實驗研究的多場、多物理量觀測系統，採用紅外熱成像、界面形貌定量化測量分析、內流場PIV觀測等技術，實現了對相變液滴（或液層）內部熱對流流場、氣液界面溫度場、平均蒸發速率和接觸角演化等多物理量的定量觀測，並用之開展實驗工作，研究蒸發相變與熱毛細對流耦合機理和對蒸發熱質傳輸特性的影響，觀測了冷凝液滴形成、發展演化現象。