《發汗冷卻多孔介質壁面內流動沸騰換熱機理研究》是依託清華大學，由歐陽小龍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：發汗冷卻多孔介質壁面內流動沸騰換熱機理研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：歐陽小龍
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
相變發汗冷卻技術憑藉多孔介質壁面的高換熱面積以及液體冷卻劑吸收的大量汽化潛熱實現高冷卻效率，有望解決高超音速飛行器中的極高熱流密度熱防護問題。本項目的科學問題是高熱流密度下多孔介質內流動沸騰的流動和傳熱規律與構建適用於相變發汗冷卻的巨觀尺度數學模型。本項目擬對多孔介質內流動沸騰換熱過程進行可視化實驗研究，觀測和分析兩相區的變化規律和流型特徵，揭示多孔介質內流動沸騰的汽液兩相共存區範圍受加熱條件、驅動條件以及流道結構的影響機理；基於多孔介質的上升尺度工具和理論，發展多孔介質內流動沸騰換熱的局部非熱平衡模型，進一步揭示多孔介質汽液兩相共存區流動傳熱狀態與多孔介質內局部非熱平衡傳熱的相互影響機理。預期研究結果可為改進相變發汗冷卻技術提供理論依據，對發展高效熱防護技術有重要意義。
結題摘要
本項目圍繞極高熱流密度下熱端部件的熱防護問題，針對相變發汗冷卻背景，立足於多孔介質內對流換熱基礎研究，通過可視化實驗深入研究了多孔介質內的流動相變的流動與傳熱規律，發展了適用於描述相變發汗冷卻的數學模型，與實驗結果對照良好。指出相變區毛細作用是相變區域形成的主要原因，並發展了相變區厚度預測模型，通過理論分析獲得毛細力效應的主要影響因素。基於相變區厚度預測模型得到忽略相變區的判據，發展了忽略相變區的耦合主流相變發汗冷卻模型，揭示了耦合主流條件下可能產生傳熱惡化的機理，並可用於預測實際條件的相變發汗冷卻性能。本項目為相變發汗冷卻技術的預測和設計奠定了良好基礎，得到一系列數學模型、判據以及多維耦合計算程式，其後續研究有望深化相變發汗冷卻理論並指導其工程套用。
