单环路脉动热管工质数值模拟.pdf

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1、应用与试验2014年第6期(第27卷，总第134期)·机械研究与应用·单环路脉动热管工质数值模拟莫宗冬，黄坤荣(南华大学机械工程学茨，湖南衡阳421001)摘要：根据单环路脉动热管的结构特点及传热特性，建立了考虑热管内气液两相流动、传热传质和相变的数理模型。选取乙醇和纯水为工质，采用Vof方法对脉动热管进行数值模拟，研究了热管运行过程的气液相变。结果显示，脉动热管性能与气化潜热有关，工质气化潜热低的脉动热管更容易启动。关键词：脉动热管；Vof方法；数值模拟；气液两相流中图分类号：TM13文献标志码：A文章编号：1007—4414(2014)06—0084—

2、03NumericalSimulationofSingle-loopOscillatingHeatPipeMOZong-dong，HUANGKun-rong(SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofSouthChina，HengyangHunan421001，China)Abstract：Accordingtothestructuralcharacteristicsandheattransfercharacteristicsofsingle-looposcillatingheatpipe，acomprehensi

3、vemathematicalmodelwithconsiderationofgas—liquidtwo-phaseflow，heatandmasstransfer，phasechangeintheoscillatingheatpipeisestablished．Selectingethanolandwaterastheworkingfluid，andnumericalsimulatingtheoscilla—ringheatpipebyusingVofmethod，thegas-liquidphasechangeintherunningprocessofo

4、scillatingheatpipeisstudied．Theresultsshowthattheheattransferperformanceisrelatedtothelatentheatofvaporization，andtheOHPwithlowlatentheatofvaporizationiseasiertobestarted．Keywords：oscillatingheatpipe；volumeoffluidmethod；numericalsimulation；gas-liquidtwo-phaseflowO引言究有一定帮助。脉动热管一般是由

5、金属(不锈钢、铜、铝等)毛细1数理模型管弯曲成蛇形弯管，抽成真空后，在低压条件下注入脉动热管是由闭合的细管抽成真空后充人一定无机介质制成的导热元件。与普通热管不同脉动热比例工质构成，分为蒸发段、冷凝段、绝热段三部分，管内部不是单纯的相变传热，而是集相变传热、显热如图1所示。传热、膨胀功于一体，涉及多物理学科、多参数的汽液两相流系统。脉动热管是一种新兴的高效导热元件，冷凝段具有当量导热系数较大、结构简单、成本低及制造容易等特点¨J，导热性能是现有材料的数十倍，具有非常广阔的应用前景。影响脉动热管的因素大致可分绝热段为三类因素：几何参数、操作参数、物理因素。物

6、理因素与操作因素也有关联，较为复杂。现有文献就该方面涉及不多，如Rittidech等2认为脉动热管是主要蒸发段依靠工质显热传热，比热容是关键物性参数，汽液栓图1脉动热管工作原理示意图的振荡特性与汽化潜热大小有关。区伟等对以水为工质的回路振荡热管进行稳态机制研究，认为大功当热管工作时，首先蒸发段吸收热量工质能量增率稳态运行时，显热传热量占总传热量的比例远超过大，然后气泡剧烈震荡推动工质流向冷凝段，最后冷潜热传热量，汽化潜热对运动的驱动力、循环流动速凝段释放热量实现热量的传递。虽然脉动热管的工度和温度振荡程度作用关键。目前工质对脉动热管作过程简单，但其涉及到管

7、内介质受力、流型变化、热的传热性能的作用认识不全，有待进一步研究。质传递，因此需建立能够反映气液相界面相变和相变笔者运用Fluent软件，对以乙醇和纯水为工质的过程的数理模型。脉动热管工作过程中的气液相分脉动热管进行了模拟。本模拟有助于对脉动热管传布是较为直观的特征，本文采用Fluent软件模拟观察热机理和工作特性的理解，亦对脉动热管理论深入研收稿日期：2014—10—14作者简介：莫宗冬(1988一)，男，湖南株州人，在读研究生，研究方向：节能与传热。·84··杌械研究与应用·2014年第6期(第27卷，总第134期)应用与试验流型的变化。模拟有相变的流

8、体要用到多项流模式中：or为表面张力系数；。为液体曲率。型，因为模