泡沫金属强化沸腾传热过程的研究

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1、：巧级—么立．＾＇ｍ－Ｍ＾Ｊ＼＂！細譯不巧朵＾；础忿＿－——－——博±学位论文泡沫金属强化沸腾传热过程的研究研巧生姓名：施据导师姓名：陈振乾教巧Ｐｒｏ化ｓｓｏｒＪａｃｏｂｉＡｎ化ｏｎｖＭ．申请学化类别工学巧±学仿巧千单化东南大学一级学科名称±太工程论义答辩日期２０１５化９月２４曰二级学科名称供热、巧燃气、通风及子化巧了口朋空巧工程答辩委员会主席刘中良巧巧评阅人２０１５年１１月２３日ＳＴＵＤＹＯＮＢＯＩＬＩＮ

2、ＧＨＥＡＴＴＲＡＮＳＦＥＲＥＮＨＡＮＣＥＭＥＮＴＷＩＴＨＭＥＴＡＬＦＯＡＭＳＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｅｄ化ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅｏｆＤｏｃｔｏｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢＹＳｈｉＪｕａｎＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰｒｏｆｅｓｓｏｒＣｈｅｎＺｈｅｎｑｉａｎＰｒｏｆｅｓｓｏｒＪａｃｏｂｉＡｎｔｈｏｎＭ．ｙＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅ

3、ｎｔｇｙＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ２０１５东南大学学位论文独创性巧明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。尽我所知，论文中，除了文中特别加标注和致谢的地方外不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用一过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。．研巧生签名：論循日期：品＂化巧东南大学学位论文使用授权声明东南大学、、

4、中国科学技术信息研巧所国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的、复印件和电子文档，可Ｗ采用影印缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文培的内一容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权东南大学研巧生院办理。〇■．研究生签名：导师答名；期：＆ｌＳ１｝２＾难本文工作由国家自然科学基金（Ｎｏ．５０７７６０１５）美国伊利诺大学香棋分校空调与制冷技术研巧中也－ＣｏｎｄＡｉｒｉｔｉｏ

5、ｎｉｎａｎｄＲｅｆＨｅｒａ杜ｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏＩｎｓｔｉｔｕｔｅｇｇｇｙＵｎ－ｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｌｌｉｎｏｉｓａｔＵｒｂａｎａＣｈａｍａｉｎｐｇＰｒｏ说ｔＡＣＲＣ２６０（ｊ）国家留学基金管理委员会（ＣＳＣ）资助摘要摘要，具有高孔隙率、高导热系数等特点泡沫金属由于其特有的微观骨架结构，在航天航空、高效电子冷却、建筑节能等领域具有广泛的应用前景。由于泡沫金属的结构复杂性，泡沫金属内气液相变强化传热机理研究尚不清晰。目前泡沫金属强化沸腾传热的研究主

6、要在宏观层面展开，，实验研究为主，通过实验数据分析获得经验理论计算公式。然而泡沫金属强化沸腾换热的实验研究还不够充分，同时泡沫金属微观孔隙结构对气液两相流动和换热过程的影响尚未阐明。本论文针对现有泡沫金属强化沸腾换热研究的不足，结合泡沫金属的孔隙结构特点，在充分分析沸腾相变换热物理机制的基础上，对泡沫金属强化沸腾换热过程进行了系统研究。具体的研巧内容包括：１．多孔介质内气泡动力学特性的ＬＢＭ方法模拟研究。将泡沫金属视为多孔介质，基于泡沫金属的骨架结构，建立了多孔介质内气泡动力学行为的

7、物理模型ｃｅ，利用ｌａｔｔｉＢｏｔｔＬＢＭ－ｌｚｍａｎｎｍｅｈｏｄ（）方法模拟等温条件下孔隙尺度内的气液两相流动。考虑多孔介－质内流体间Ｗ及流固间的相互作用力，采用多组分单松弛的ＳｈａｎＣｈｅｎ模型，模拟气泡在孔隙结构内的运动形态。基于该模型，分析多孔介质对气泡动力学行为的影响，探索气泡直径、多孔介质骨架间距Ｗ及多孔介质骨架布置方式对气泡上升速度的影响，研究流场对气泡运动特性的影响。在研巧单个气泡运动特性及其运动过程的基础上，考虑气泡之间和气泡与流体之间的相互作用力，研究多个气泡

8、运动过程中的运动轨迹、聚并行为等动力学行为。研究结果表明，由于多孔介质的存在，，在靠近多扎介质的地方两相，流线发生弯曲流流场发生了改变，从而改变气泡运动速度和运动形态理配置多孔；合介质结构参数可Ｗ加快气泡的运动速度，从而强化气液两相流动与换热过程。研巧结果有助于深入认识泡沫金属强化沸腾换热过程。２．含有泡沫金属的加热表面过冷池沸腾相变换热试验研究。在综述国内外池状沸腾试验装置现状并结合实际