基于振荡热管液膜数值模拟和特性的分析

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1、摘要摘要本文以液膜为切入点，利用ANSYSFLUENT软件对振荡热管进行了数值模拟研究，以揭示振荡热管的启动和运行机理。振荡热管的构造简单，但工作原理和管内流动非常复杂，管径、充液率、工质种类、加热量、布置倾角等影响因素如果设置不当，都可能造成热管不能顺利启动和工作，所以本文首先分析了对振荡热管有重要影响的几何物理因素，用以确定模拟时应该采用的管型尺寸和工作条件。其次本文考虑到振荡热管存在的尺度效应可能对模拟结果产生的影响，分析了振荡热管及其液膜的微尺度效应，结合管内液膜理论确定模拟中应该注意的诸如表面张力、壁面粘附、接触角等细节问题。振荡热管为封闭流场中的无初始势差非稳态相变传热传质问题，加

2、之流场狭长流动复杂，其模拟量和模拟难度均较大，针对模拟过程中可能遇到的设置障碍，本文分析了模拟应该采用的网格类型、求解模式、精度格式、流动模型等模拟环节的操作问题，并对其中的一些物理量取值和参数的确定做了充分准备。最后，本文通过多种模型的模拟结果分析了振荡热管中气泡初生时液膜的形成和发展、在壁面粘附情况下气塞、液塞气塞、液塞交界面处液膜的形态变化、热管启动过程中液膜的传热传质作用、以及运行中液膜波动变化引起的流场流态变化。关键词：液膜；振荡热管：数值模拟：特性分析：微尺度效应AbstractNumericalsimulationandanalysisoncharacteristicofthel

3、iquidfilmarecarriedontorepresenttheprocessmechanismofstartingandoperatingofoscillatingheatpipebyexploitingANSYSFLUENTsoftwareinthispaper．Theoscillatingheatpipehassimplestructure，butitsworkprincipleandfloWcharacteristicsareverycomplicated．Ifaffectfactorsaresetinappropriately,forexamplediameterofthepi

4、pe，liquid-filledrate，typeofworkingfluid，quantityofheating，angleofarrangementandSOon，theprocessofstartingandoperatingcannotcarryoutnormally．Inordertodefinethepipesizeandworkingconditionsduringsimulation，geometryandphysicalfactorswhichhaveanimportantimpactonoscillatingheatpipeareanalyzedfirstly．Duetot

5、hepossibleinfluenceofscaleeffectofoscillatingheatpipeonsimulationresults，microscaleeffectofoscillatingheatpipeanditsliquidfilmarebothanalyzedandsomedetailproblemshouldbenoticedcombiningliquidfilmtheoryofthepipeduringsimulationsecondly,suchas，surfacetension，walladhesion，contactangleandSOon．Theprocess

6、ofoscillatingheatpipeisproblemofclosedflowfield，noinitialpotentialdifference，unsteady,phasetransition，heatandmasstransfer．Forobstaclesmaybeencounteredandthesituationofnarrowandcomplexflowfieldwhichlcadtoquantityanddifficultyofsimulationincrease，SOoperationalproblemsofmeshtype，solutioncontrols，precis

7、ionformatandflowmodelareanalyzedandsomedefinitionofphysicalvaluesandparameterspreparedfullyforthesimulationofthispaper．Simulationresultsareobtainedbyalotofmodelformwhichtheformationanddevelopmentofliq