為了提高脈動(dòng)熱管的傳熱效率,實(shí)現(xiàn)更加高效的傳熱效果,研究了單環(huán)閉式循環(huán)脈動(dòng)熱管的動(dòng)力學(xué)特性。首先本文建立了彈簧-質(zhì)量-阻尼模型,通過(guò)Matlab程序進(jìn)行理論計(jì)算,得到了脈動(dòng)熱管內(nèi)工質(zhì)位移隨時(shí)間變化的理論計(jì)算結(jié)果;然后建立仿真模擬的數(shù)值模型,計(jì)算得到了不同加熱功率下液柱的位移等參數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律。結(jié)果表明:脈動(dòng)熱管內(nèi)液柱的振蕩頻率隨加熱功率的增大而增大;當(dāng)管內(nèi)最大壓力與最小壓力的差值小于某一臨界值時(shí),管內(nèi)工質(zhì)做振蕩運(yùn)動(dòng),反之,工質(zhì)做循環(huán)運(yùn)動(dòng);脈動(dòng)熱管內(nèi)工質(zhì)的運(yùn)動(dòng)具有同步化現(xiàn)象。 

【文章來(lái)源】：化學(xué)工程. 2020,48(08)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

不同功率下的位移曲線

由于數(shù)值模擬的可視化等優(yōu)點(diǎn),本文采用了該方法對(duì)兩相流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文的數(shù)值模擬所使用的模型如圖2所示。管內(nèi)工質(zhì)設(shè)定為水,整體結(jié)構(gòu)分為加熱段、絕熱段和冷凝段3部分,加熱功率分別設(shè)為40,60,70 W。充液率設(shè)置為60%,迭代步長(zhǎng)為10-5 s。模型總長(zhǎng)為72 mm,其中加熱段、絕熱段、冷凝段長(zhǎng)度分別為12,48,12 mm,熱管內(nèi)徑為2 mm。在脈動(dòng)熱管壁面上設(shè)置12個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)(考慮到實(shí)際情況中在脈動(dòng)熱管內(nèi)壁面上設(shè)置熱電偶的復(fù)雜性,這里的壁面指外壁面),脈動(dòng)熱管的結(jié)構(gòu)和溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布如圖2所示。2.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

圖3表示60 W條件下脈動(dòng)熱管的蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段的實(shí)驗(yàn)與模擬的平均溫度的對(duì)比圖。由圖3可以看出,模擬溫度值呈現(xiàn)出在平衡位置附近小幅振蕩的趨勢(shì),而該平衡位置的數(shù)值大小與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合。蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段的最大誤差均小于1%。模擬的初始溫度條件和實(shí)際工況之間的差異以及離散格式會(huì)引起誤差的產(chǎn)生,但誤差的大小都在允許的范圍中。

【參考文獻(xiàn)】：
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