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第35卷第8期2007年8月化 学 工 程C HEM IC A L ENG I N EER I NG (C H I NA )V o.l 35N o .8Aug .2007作者简介:徐建军(1980 ),男,博士生,从事反应堆热工水力研究;陈炳德(1955 ),男,博士生导师,从事反应堆热工水力研究,E ma i :lxu jj un2000@sohu .com 。
矩形窄缝近壁附近汽泡运动现象及分析徐建军,陈炳德,王小军,熊万玉(中国核动力研究设计院空泡物理和自然循环国家级重点实验室,四川成都 610041)摘要:为了深入了解矩形窄缝流道窄边加热区和非加热区附近的流动和换热特性,文中采用高速摄像仪观察和分析了矩形窄缝流道内窄边近壁面附近汽泡的运动行为。
研究结果表明,窄边近壁面附近汽泡的运动形式较为复杂,汽泡可向窄边近壁面或流道中央或竖直方向运动,这种汽泡运动形式的多样性,有利于加热区和非加热区附近流体的交混;描述并建立了汽泡受力物理模型,分析了窄边近壁面汽泡的运动机理。
关键词:窄缝;窄边;汽泡中图分类号:TL 331 文献标识码:A 文章编号:1005 9954(2007)08 0022 03Pheno m e non and analysis of motive bubbles near t henarro w si de in a rect angul ar narro w c hannelXU Jian j un ,C HEN B i n g de ,WANG X iao j un ,X I ONG W an yu(Nati o na lKey Laboratory of Bubb le Physics&Natura lC irculati o n ,N uc lear Po w er I nstit u te of Ch i n a ,Chengdu 610041,Sichuan Prov i n ce ,China)Abst ract :To understand the fl o w and heat transfer character i s tics bet w een the hea ted reg ion and unheated reg ionnear the narro w side in a rectangu lar narro w channe,l the behav i o r of m o ti v e bubbles near the narro w side i n a rectangu lar narr ow channelw as i n vesti g ated and ana l y sed by m eans of the h i g h speed d i g ital ca m era .The results sho w that the behav i o r ofm o tive bubbles near the narro w si d e w as co mp lex ,and the bubbles can sli d e tow ards the narro w side or the center o f channel or the vertica l direction ,the diversities o f the m o ti v e bubb l e s contri b uted to the hydrodyna m ics exchange bet w een the unheated reg i o n and the heated reg i o n .The physi c al mode l of a bubble w as descr i b ed and established,w hich can explain t h e m echan is m o f the m o ti v e bubbles near the narro w si d e .K ey w ords :narro w channe;l narro w si d e ;bubb le 窄缝流道具有传热温差小,体面比小等优点[1 3],广泛应用在一些追求高性能的军用核动力堆、研究堆和紧凑式换热器中。
窄缝通道过冷沸腾壁面汽泡生长的研究本研究旨在探究窄缝通道内汽泡生长的过程，为进一步改善空气冷却系统设计提供理论基础。
空气冷却系统是在室外采集冷空气，然后通过管道运送至室内降温的装置。
它被广泛应用于现代汽车、建筑物和家电等工业设备。
这些系统设计的效率将直接影响其耗能量，因此，改善空气冷却系统的性能是提高工业机械系统性能的关键因素。
由于汽泡在空气冷却系统中的性质，人们开始将其注意力转向汽泡生长在窄缝通道内的行为。
汽泡由于重力影响而运动，会影响多孔介质的流动性能，并对冷却系统的性能产生影响。
因此，弄清汽泡在窄缝通道内的生长过程和性能对设计一个高效率的空气冷却系统具有重要意义。
为此，一个基于冷沸腾壁面汽泡生长的实验室实验系统被建立，用于研究窄缝通道内汽泡生长的过程。
在实验中，一个垂直布置的热管绕组连接到一个模拟器，模拟器上安装了一个模拟表面，用于模拟空气冷却系统中的冷沸腾壁面。
通过控制热管绕组的温度和气体流量，采用一组不同的实验参数，实验室中放入冷空气，模拟了实际空气冷却系统中的壁面汽泡生长。
实验结果表明，窄缝通道内汽泡的生长受到气体流量和温度的影响。
随着气体流速的增加，汽泡的生长显著减缓，当气体流速超过一定的限度，汽泡的生长会停止掉。
但是，随着温度的升高，汽泡的生长会加快，当温度超过一定的限度，汽泡的生长会显著加快，甚至发生汽泡爆裂等不利影响。
本研究还指出，窄缝通道内汽泡生长的行为还与管道中介质的性质有关。
通过量化介质对控制汽泡生长性能的影响，可以更好地指导空气冷却系统的设计。
例如，介质的比热容影响着空气冷却系统的冷热特性，从而影响空气冷却系统的效率。
此外，介质的汽液相平衡特性也会影响空气冷却系统内汽泡的生长性能，两者综合可以提高空气冷却系统的性能。
综上所述，本研究讨论了窄缝通道内汽泡生长的过程及其影响因素，旨在为改善空气冷却系统设计提供理论指导。
实验结果表明，气体流量和温度是影响窄缝通道内汽泡生长的主要因素，并且介质的性质也可以作为设计空气冷却系统的参考依据。
Nuclear Science and Technology 核科学与技术, 2023, 11(3), 231-238 Published Online July 2023 in Hans. https:///journal/nst https:///10.12677/nst.2023.113025矩形通道过冷沸腾可视化实验研究黄家坚1，钟明君2，袁 园1*，周 源1*，王 丽31四川大学物理学院，四川 成都 2中国核动力研究设计院，四川 成都 3中山大学中法核科学与技术学院，广东 珠海收稿日期：2023年5月31日；录用日期：2023年7月14日；发布日期：2023年7月21日摘 要板状燃料组件冷却剂通道狭窄，与常规圆管通道内的气泡生长不同，其受限流道将引发气泡形变、局部湍流变化等问题，对气泡的聚合、破碎、形变等造成严重影响。
为了解矩形窄缝通道内的气泡生长行为和两相流型变化，文章以去离子水为工质，对一面加热三面可视的长宽为0.5 mm × 2.0 mm 的矩形窄缝通道内气泡生长过程进行可视化实验研究，给出了在系统压力0.5~1.0 MPa ，入口流量50~200 kg/(m 2∙s)，过冷度低于40 K ，沸腾段壁面热流密度100~500 kW/m 2条件下的局部空泡份额变化特性，得到了过冷沸腾工况下的气泡生长行为和泡状流到弹状流动区域的流型转变特性，并给出了经可视化图像后处理程序测得的时均空泡份额。
关键词矩形通道，过冷沸腾，泡状流，弹状流，可视化方法Visualization Experiment ofSubcooled Boiling in Rectangular ChannelJiajian Huang 1, Mingjun Zhong 2, Yuan Yuan 1*, Yuan Zhou 1*, Li Wang 31College of Physics, Sichuan University, Chengdu Sichuan 2Nuclear Power Institute of China, Chengdu Sichuan 3Sino-French Institute of Nuclear Engineering and Technology, Sun Yat-sen University, Zhuhai GuangdongReceived: May 31st , 2023; accepted: Jul. 14th , 2023; published: Jul. 21st , 2023*通讯作者。
矩形窄缝流道内过冷沸腾汽泡行为的可视化嘿，今天咱们聊聊一个看起来有点儿复杂，但其实挺有趣的话题——矩形窄缝流道内过冷沸腾汽泡的行为。
乍一听是不是有点儿云里雾里？别急，慢慢来，我保证说得你能听得懂，笑得出来。
你可能没怎么关注过这个问题，但其实生活中到处都有类似的现象。
想象一下，热水壶里的水开始冒泡了，咕嘟咕嘟地响起来。
这些气泡就是水在加热后，变成气体的表现。
可是如果你把这种水流放在一个非常窄的空间里，情况就有点不一样了。
这种“窄空间”就像一个被压缩的盒子，汽泡变得格外有意思。
因为在这些地方，气泡的行为可不是按常规出牌的。
它们有时候就像一个小孩子玩闹，不停地变大变小、吞噬其他气泡，最后一不小心就“噗”地一声消失了。
这种现象就是所谓的“过冷沸腾”——简单来说，就是气泡本该早就冒出来，却因为环境过冷被压抑住了，直到突然一股力量把它们释放出来，瞬间“啪”地炸开。
那为什么我们要研究这种现象呢？说白了，研究它能帮我们更好地理解热量怎么在狭小空间里传播，如何提升一些设备的效率。
就拿空调和冰箱来说，如果我们能精准控制这些气泡的行为，不仅能让它们工作得更有效率，还能减少能量浪费。
是不是很酷？就好像你做饭的时候，想要锅里的汤更快煮沸，你必须得搞懂那些热气是如何在锅底疯狂上升的，搞清楚了，你能做的就更多了。
这种研究其实挺难的，像过冷沸腾这种现象，表面上看，气泡跳来跳去很有趣，但要通过精密仪器去观察并且记录每个气泡的一举一动，那可不是一件轻松的事。
要知道，气泡的生命周期往往就是几秒钟的事，而我们要拍下这些瞬间的变化，还得保证拍得足够清晰，这就需要大量的时间、耐心和技术。
就像你拍个微距照片，要捕捉每一个细节，稍有不慎，错过了就得重新来过，真是有点儿“抓狂”的感觉。
不过呢，科学家们就像是这个游戏的“高手”。
他们不仅能把这个过冷沸腾的汽泡行为拍得清清楚楚，还能从中找出规律。
更神奇的是，他们用这些规律去设计更高效的散热器、热交换器，甚至可以在各种工业设备上实现节能降耗。
竖直矩形窄缝流道内强迫流动沸腾传热实验研究的
开题报告
一、研究背景
随着现代科技的不断发展，热传输技术在工业生产中的应用越来越
广泛。
而在热传输技术的研究中，沸腾传热技术是一种重要的热传输方式。
竖直矩形窄缝流道内强迫流动沸腾传热是一种重要的沸腾传热方式，它可以提高热传输效率，降低生产成本，适用于多种工业领域。
二、研究目的
本文的研究目的是通过对竖直矩形窄缝流道内强迫流动沸腾传热的
实验研究，探究该传热方式的具体传热特征和传热机理，从而为推进该
领域的研究和应用提供有益的参考。
三、研究内容
（1）研究竖直矩形窄缝流道内强迫流动沸腾传热的特征和规律。
（2）探究竖直矩形窄缝流道内强迫流动沸腾传热的传热机理。
（3）分析竖直矩形窄缝流道内强迫流动沸腾传热的优缺点。
四、研究方法
本文将采用实验研究的方法，通过构建实验设备和实验样品，以不
同的流速和热负荷为条件，对竖直矩形窄缝流道内强迫流动沸腾传热进
行实验研究。
五、研究意义
本文的研究成果将对推进竖直矩形窄缝流道内强迫流动沸腾传热技
术的研究和应用提供有益的参考。
同时，本文的研究成果还将为相关领
域的研究提供新的实验数据和实验思路。
