基于相界面追蹤復(fù)合Level Set-VOF法,建立了制冷劑R1234yf單液滴撞擊壁面的數(shù)學模型,分析了液滴鋪展過程中的流動特征和換熱機制,探索了撞擊速度對液滴撞擊壁面演化過程的相變行為影響。研究結(jié)果表明:當初始速度較小時,液滴在鋪展過程中易在邊緣和中心出現(xiàn)浸潤現(xiàn)象,從而產(chǎn)生較高的熱流密度;而當初始速度較大時,由于液滴的慣性力作用,液滴破碎產(chǎn)生鏈狀的粒子群,在小液珠與壁面接觸點易產(chǎn)生較高的熱流密度。當液滴初始速度分別為0.8 m/s和1.2 m/s時,氣穴及Leidenfrost效應(yīng)的產(chǎn)生抑制了液滴與壁面之間的傳熱過程。液滴初始速度過小或過大都會在一定程度上抑制Leidenfrost效應(yīng)的產(chǎn)生。 

【文章來源】：航空計算技術(shù). 2020,50(06)

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【部分圖文】：

75×10-5s時不同速度下R1234yf單液滴的熱流密度圖

如圖6所示,當液滴初始速度為0.4 m/s時,液滴表面包裹數(shù)層溫度梯度膜,在液滴下方中心區(qū)域液膜與壁面接觸溫度梯度較大,而氣穴產(chǎn)生處液膜脫離壁面,結(jié)合熱流密度圖5(a),其表明氣膜對熱壁面起到阻礙換熱作用;當液滴初始速度為0.8 m/s時,情況與0.4 m/s相似,但液滴的鋪展范圍更大,除了液膜三相線位置,其余區(qū)域的溫度梯度均較小;當液滴初始速度為1.2 m/s,液滴有部分液膜破損,揮發(fā)至環(huán)境中,在破碎液滴周圍及大液滴中心區(qū)域溫度梯度較大,但是由于產(chǎn)生Leidenfrost現(xiàn)象,液滴均距離壁面有一定的高度,因此熱流密度最大值相對于液滴接觸壁面時要小;當液滴初始速度為2.0 m/s時,同一時刻的液膜相對更薄,液滴兩側(cè)的溫度梯度較大,并且液滴邊緣溫度梯度線延伸到環(huán)境中,鏈狀小液滴接觸壁面蒸發(fā)產(chǎn)生較高的熱流密度值。3 結(jié)論

R1234yf單液滴撞擊熱表面的過程如圖1所示。模擬計算區(qū)域的大小為3 mm×6 mm的長方形,在初始時刻,圓形單液滴與熱壁面相切。液滴初始直徑D0為0.4 mm,液滴初始溫度為243 K,環(huán)境溫度T0為298 K,環(huán)境壓力為1 atm,熱壁面Ts溫度為773 K。同時,考慮重力g的影響,模擬區(qū)域上方速度進口,兩側(cè)邊界為壓力出口,底部是無滑移壁面。本文基于 Level Set和VOF方法的優(yōu)點進行相界面追蹤,對液滴撞擊壁面進行數(shù)值模擬。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Level Set-VOF法的R1234yf單液滴撞擊壁面特性研究[J]. 劉歡,秦靜,王均毅.  江蘇航空. 2020(01)
[2]航天電子設(shè)備冷卻技術(shù)概述[J]. 丁祎明,陳滿堂,徐栗.  科技創(chuàng)新導報. 2019(02)
[3]具有微結(jié)構(gòu)表面的噴霧冷卻換熱試驗研究進展[J]. 殷小明,劉妮.  電子元件與材料. 2018(01)
[4]新型制冷劑R1234yf的性能分析[J]. 劉圣春,饒志明,楊旭凱,李葉.  制冷技術(shù). 2013(01)
[5]液滴撞擊固體表面鋪展特性的實驗研究[J]. 畢菲菲,郭亞麗,沈勝強,陳覺先,李熠橋.  物理學報. 2012(18)

博士論文
[1]液滴撞擊固體壁面的實驗及理論研究[D]. 李西營.大連理工大學 2010



本文編號：3024911