论文部分内容阅读
本文对常压下矩形窄缝流道内强制循环条件下气泡的生长、滑移、滑跃、聚合、脱离等行为进行了高速摄像可视化研究，并对不同热工条件下的气泡行为规律进行了比较分析。建立了实验段倾斜条件的气泡力学模型，并通过实验验证了模型的分析结果。实验研究工作是以去离子水为工质，在矩形流道内进行强制循环气泡行为的可视化实验，采用高速摄像机以5000帧/秒的速度进行拍摄，实验参数范围：压力：0.1MPa，质量流速：347.2、520.8、694.4、868.1kg/m~2s，入口过冷度：20℃、30℃、40℃，倾斜角度-20°、-10°、0°、10°、20°，热流密度：0~542.77kW/m~2。通过高速摄像可视化研究发现了实验中存在多种气泡行为现象，如气泡的生长、脱离、滑移、滑跃、跃离弹回、聚合、相界面毛细波动、溃灭等，文章对这些现象进行了描述，并结合气泡动力学、波动理论、流动不稳定性等知识对其原理和相关规律进行了分析和总结。研究了矩形流道的流场、温度场特性对气泡的滑移、跃离和聚合等行为产生的影响。比较分析了热工条件对气泡行为和滑移换热的影响，通过测量、处理实验图像中同一产气点在不同的入口过冷度、热流密度条件下气泡行为的相关参数，如气泡的平均产气频率、寿期、直径、滑移换热比，分析、总结了其变化规律，发现随着壁面热流密度的提高产气频率有明显的升高，气泡的寿期逐渐增长，气泡的脱离直径逐渐增大，滑移换热降低，滑移距离逐渐增长；随着实验段入口过冷度的降低，气泡的寿期逐渐增长，气泡的脱离直径逐渐增大，滑移换热降低，滑移距离逐渐增长。为研究实验段倾斜角度对气泡行为的影响，建立了实验段倾斜条件下的气泡动力学模型，通过对模型的分析得到以下结论：当实验段竖直时，浮力对气泡的脱离无影响；倾角为负值时，浮力促进了气泡向下游运动并阻碍了气泡的浮升，加强了气泡的滑移及气泡与壁面的换热；当倾角为正值时，浮力抑制了气泡的滑移，通过实验图像的处理验证了以上结论。此外，还发现随着实验段倾角的正向增加，产生气泡的频率和直径均逐渐增大。