冷凝/沸腾传热中液滴/气泡脱离基板规律的研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:lau_lfm
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气液两相换热包括冷凝和沸腾两种现象。在相变换热中由于气液两相之间流动与传热传质的相互耦合作用,从而导致两相流动的研究更加复杂。为了能够提高冷凝/沸腾传热效率,需要使冷凝液滴/气泡尽快脱离基板表面本文则集中于这方面的研究。在超疏水冷凝表面上,液滴聚合后能够自发的弹跳脱离冷凝表面,这能够有效的提高滴状冷凝的效率,达到高效利用能源的目的。利用Diffuse Interface方法对滴状凝结下,对液滴聚合诱导弹跳过程进行了数值模拟,深入研究不同接触角下,液滴的不同尺寸及接触角滞后对于液滴聚合弹跳的影响,并进行了能量分析,该研究对于设计高效的滴状冷凝表面具有重要的意义。结果发现,从纳米尺寸到毫米尺寸,随着液滴尺寸的增加,由于粘性的减小,无量纲液滴弹跳速度逐渐增大,达到最大值后,由于重力影响的增大,液滴弹跳的速度会逐渐减小。在接触角一定的情况下,液滴半径比相差越大,其弹跳速度越小,液滴离开基板时刻晚于最大垂直速度出现的时刻;接触角滞后越大,液滴弹跳速度越小,且液滴聚合后弹跳时刻会早于最大垂直速度出现的时刻。另外,本文研究了从超疏水表面到超亲水表面不同性质的加热面上,气泡的变化与运动,气泡的生长及脱离规律,该研究对研究核态沸腾的机理及相变传热有着重要意义。我们利用Level Set方法进行数值模拟,假设气泡处于浮力、粘性力与表面张力作用下,分析不同Re数和Bo数对气泡生长和脱离的影响,并试图找到气泡脱离的临界参数。气泡与基板的固液接触角越小,与基板的接触面积越大,底部粘性力也就越大,压力的水平分量越大而竖直分量小,因而难以脱离。
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