新穎模型有助于分析熱管中的相變傳熱

(資料圖)

中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院于大利教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組與城市大學(xué)的研究人員合作，開發(fā)了一種瞬態(tài)3D計算流體動力學(xué)模型來研究液體-水熱管在各種非均勻載荷下的蒸汽流動和傳熱。該研究發(fā)表在《核能年鑒》上。

熱管是利用工作流體的相變來實現(xiàn)高通量傳熱的高效傳熱裝置。與傳統(tǒng)金屬相比，熱管的傳熱效率提高數(shù)十倍甚至數(shù)百倍。因此，熱管在需要高密度傳熱的各個領(lǐng)域得到了應(yīng)用，包括小型固態(tài)反應(yīng)堆核心的熱量輸出、輻射散熱器、聚變反應(yīng)堆偏濾器和先進電子元件。

在這項研究中，研究人員使用FLUENT軟件開發(fā)了3D瞬態(tài)熱管模型。通過將其結(jié)果與均勻和非均勻加熱條件下獲得的實驗數(shù)據(jù)進行比較，對該模型進行了驗證。對比顯示錯誤率高達4.73%。

該模型首次利用數(shù)值方法觀測了非均勻加熱條件下熱管毛細(xì)區(qū)域的周向流動特性。

此外，研究人員還研究了絕熱段的長度、加熱功率和加熱范圍在以不同方式加載時如何影響熱管的熱工水力特性。

他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加熱功率增加或絕熱段長度減少時，熱管啟動速度更快。他們證明降低圓周加熱范圍不會改變啟動時間。

另外，水平方向的加熱功率不均勻，導(dǎo)致墻上溫度最高的點向功率最高的點傾斜。另一方面，當(dāng)熱管受熱均勻時，壁上的溫度最低。

于大利教授表示：“我們的研究結(jié)果為高型熱管的進一步研究和開發(fā)提供了寶貴的理論支持和分析工具?！?/p>

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