《高過載環境下細微通道內的沸騰傳熱與流動特性研究》是依託南京航空航天大學，由方賢德擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高過載環境下細微通道內的沸騰傳熱與流動特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：方賢德
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研究內容包括：高過載環境下細微通道內沸騰傳熱與流動特性的實驗研究；變過載對細微通道內沸騰傳熱與流動特性影響的實驗研究；高過載環境下細微通道內沸騰傳熱與流動特性的數值模擬研究。通過研究，獲得高過載環境下細微通道內的沸騰流動特性；揭示高過載環境下細微通道內沸騰傳熱與流動機理以及該機理對傳熱、流動特性的影響；明確各相關參數及其不同組合對傳熱與流動特性的影響；揭示過載動態變化對細微通道內沸騰傳熱與流動特性的影響；提出高過載環境下細微通道內沸騰傳熱和摩擦壓降計算公式。高過載環境下的流動沸騰是一個全新的研究領域，比常重力、微重力和低過載時的情況複雜，規律特殊。本項目研究將發現一些新的沸騰傳熱流動現象、機理及特性，可望形成新的學科生長點，並為解決先進戰鬥機蒸發循環技術瓶頸提供急需的理論基礎，也可用於高超聲速飛行器和太空飛行器熱管理系統，因此對於促進學科發展以及我國國防及航空航天事業的發展具有重要意義。
結題摘要
高過載環境下細微通道內的沸騰傳熱與流動特性是先進機載蒸發循環技術瓶頸，也是高超聲速飛行器和太空飛行器熱管理系統的技術需求。本項目以此技術需求為背景，研究成果對於促進學科發展以及我國航空航天事業的發展具有重要意義。 主要研究內容：(1)現有常重力和微重力環境下流動沸騰研究相關文獻的綜合分析和相關專題的深入研究，以獲得過載環境下流動沸騰研究的思路和方法；(2)實驗研究，包括高過載環境下細微通道內沸騰傳熱與流動特性的實驗研究以及變過載對細微通道內沸騰傳熱與流動特性影響的實驗研究；(3)高過載環境下細微通道內的流動沸騰傳熱與流動特性的數值模擬研究。四年來，項目組成員孜孜以求，不懈努力，出色地完成了研究任務。 主要研究成果：(1)發表了SCI、EI論文和國核心心期刊論文24篇，其中國際SCI論文17篇(Top期刊7篇)，EI檢索3篇；(2)申請了發明專利2項、實用新型專利1項，其中已獲發明專利授權1項、實用新型專利授權1項；(3)專著《高等兩相流與傳熱》獲得了工信部“十二五”規劃專著立項，電子工業出版社出版，2016年3月交稿；(4)培養了和正在培養研究生11名，包括博士生在讀5人，碩士生畢業4人、在讀2人；1名青年教師鍛鍊成長為學術骨幹。對比預期成果指標可見，本項目取得的研究成果遠遠超出了預期。 關鍵數據及其科學意義：(1)研讀了常重力和微重力環境下流動沸騰研究文獻1000多篇，收集了流動沸騰傳熱、兩相流摩擦壓降以及空泡率實驗數據總計23800多組，建立了強大的資料庫；據此資料庫分別提出了流動沸騰傳熱、兩相流摩擦壓降以及空泡率關聯式，其中傳熱關聯式在計算精度上取得突破性進展, 例如R134a新公式的平均絕對誤差(MAD)為14.2%，而最好的他人公式的MAD 為31.7%；提出了流動沸騰傳熱的新無量綱參數，在國際上被稱為Fang數；(2)實驗研究中獲得了不同重力條件下的流動沸騰傳熱和摩擦壓降數據2225組；首次對過載環境下流動沸騰傳熱和摩擦壓降的關聯式進行了研究，提出的傳熱關聯式的MAD只有15.3%，達到了很高的精度；在實驗範圍內揭示了過載環境下流動沸騰傳熱流動的特性與機理；(3)利用商業軟體數值模擬了過載環境下細微通道內沸騰傳熱與流動特性；建立了過載環境下流動沸騰傳熱與流動特性的數學模型，進行了自編程軟體開發。綜合評估，本項目研究成果在所處領域達到了國際領先水平。
