单环路液氢温区脉动热管高充液率工况计算流体动力学(CFD)模拟

作     者：徐金柱 焦波 孙潇 王芳 甘智华 XU Jinzhu;JIAO Bo;SUN Xiao;WANG Fang;GAN Zhihua

作者机构：哈尔滨理工大学荣成校区机械工程系山东荣成264316 浙江大学制冷与低温研究所浙江杭州310027 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2020年第39卷第7期

页      面：2556-2565页

核心收录：

学科分类：080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金(51506040,51776180) 哈尔滨理工大学“理工英才”计划科学研究项目(LGYC2018JC053) 

主　　题：脉动热管 计算流体力学 流体体积函数 气液两相流 传热 

摘      要：针对液氢温区单环路脉动热管建立了二维数值模型,分析了80%充液率条件下脉动热管不同阶段的流动及传热特性。在本研究中,流体体积函数(VOF)方法被用于追踪气液相界面,恒热通量和恒温分别作为蒸发段和冷凝段的边界条件,蒸发段的加热量逐渐从0.27W增加到1W。模拟的传热热阻与实验值的误差不超过15%,验证了模型的有效性。同时得到了脉动热管初始阶段的气液分布与压力分布,通过气体体积分数云图分析了启动阶段气塞的运动,结果显示在本研究中工质经过两次循环完成启动,根据工质流动方向的变化每次循环又可以分为三种流动方式。进入稳定阶段后,脉动热管内的工质主要呈顺时针循环流动,蒸发段的壁面温度呈周期性的振荡。在加热量较低时,温度振荡频率较低,传热热阻较大;随着加热量的增加,振荡频率增加并趋于稳定,热阻先减小而后不变。