液膜流动传热稳定性综述

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1、万方数据2009年第12期(总第144期)应用能源技术液膜流动传热稳定性综述程友良。樊小朝(保定华北电力大学热能工程系071003)摘要：本文综述了液膜传热流动性的背景及意义，回顾了沿平板液膜、表面波、多相液膜、加热液膜及波动液膜的国内外研究进展，总结了液膜已有的理论结果，并展望了液膜技术的发展前景。关键词：液膜；流动传热稳定性；加热平板中图分类号：TKl24文献标识码：B文章编号：1009—3230(2009)12—0001—05SummaryoftheStabilityofLiquidFilmFlowandHeatTransferCH

2、ENGYou—liang，FANXiao—chao(ThermalEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding，071003)Abstract：Theheattransferhquidmembranefluidityofthebackgroundandsignificancearesummered．Andthefilmalongtheflat，surfacewaves，multiphas圯liquidfilm，heatingfilm，andfluctuationsinfilmr

3、esearchathomeandabroadarerecalled．L强tthefilmtheoreticalresultshavebeensun．nedupandtheliquidmembraIletechnologydevelopmentisprospected．Keywords：Liquidfilm；Stabilityofflowandheattransfer；Heatingplatel液膜流动传热稳定性的研究意义液膜流动广泛存在于自然界中，它作为一种高效传热传质技术，在很多领域有着广泛的应用，比如，在工程热物理(如液膜传热和蒸发冷

4、却)、材料制备(如用化学汽相沉积制备液膜)和化学工程(如泡沫和乳胶)热能工程、能源、空调制冷、航空航天、电子、核工业、机械加工、石油化工等工业领域。近年来，利用液体液膜流的特性来解决高技术领域中遇到的高热流密度下的强化换热问题，越来越引起人们的关注，可见对液膜流动的研究有着重大的现实意义u—J。液膜流动是一种非常简单的低速开式流动，它蕴涵着极其丰富的动力学行为，其中的交界面稳定性、自由表面波甚至内波、三维时空图像等非收稿日期：2009—10—30修订稿日期：2009—11—15基金项目：团家fI然荩金(GrmltNo．10672056)．

5、作者简介：程灰龌线性现象一直是流体力学工作者所研究的热点。同时从液膜流动的实验中可以观察到从层流到湍流的过渡现象，因而对液膜流动的理论研究有助于我们对湍流形成机理的认识。可见对液膜流动的研究有重大的理论意义拍qJ。液膜的传热出现在很多场合，如蒸汽透平叶片、航空发动机和微电子芯片等元件的冷却。在一些传热设备的设计上，比如电厂中换热器、蒸发器、冷凝器和热管也有重要作用。因此，研究液膜流动传热稳定性将有助于改善热应力的预测和传热效率。除了这些直接应用之外，液膜问题在分析沸腾中汽泡的聚合和I临界热流密度现象的产生，凝结中的珠状和拟珠状现象等都有十

6、分重要的意义。可见对液膜流动的研究有重大的指导意义‘9娟J。几十年来，有关学者在液膜领域开展了大量的理论和实验研究工作，分别研究了其流动形态随流动参数的变化情况，传递特性与流动参数的万方数据2应用能源技术2009年第12期(总第144期)关系等等。斜面液膜流动特性相当复杂，液膜随流动条件的不同，可以从层流演化为小波幅的波状流，大波幅的波状流，最终进入混沌流动状态，这一复杂的流动特征，导致其内部的传递特性远不同于层流情况。当液体的种类不同时，液膜的流动状态稳定性以及传热传质特性就要发生变化，尤其当液膜的一些物性比如当温度变化引起液膜密度发生

7、变化时，其流动特性也要发生复杂的变化。液膜的流体动力学控制方程包含着丰富的流动特征。事实上，从流体动力学方程研究液膜的稳定性具有极其重要的意义。在理论方面，液膜稳定性的研究分为线性和非线性两种方法，线性方法研究液膜内的扰动在初始发生时随各种因素的变化趋势，从而了解流动的稳定状况，它不涉及扰动的整个演变过程，因而简单方便；非线性方法研究扰动在发生之后的演变过程，所以控制方程的求解较难，由于计算机技术的飞速发展，非线性方法得到了越来越多的应用，所以很多学者利用各种方法对非线性方程进行求解，并得到了一些特定条件下的成果[5。8]。2液膜流动传热

8、稳定性的研究进展对于液膜流动和传热有关的非线性方程的求解，深入了解液体液膜的水动力特性和传热传质规律，研究其破断过程、机理和控制条件，就成为近年来日益引人瞩目、且富有挑战性的研究课题，并且具有