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高热流密度电子设备的高效冷却问题,推动了窄矩形通道流动沸腾研究的发展。目前已取得部分实验研究成果和实用的理论模型。矩形管道内的流动特性较为复杂,其中临界热流密度是沸腾传热恶化的一个重要参数。飞行器在机动飞行期间管道内的流体受到不同程度的过载作用,增加了扰动因素。 在旋转平台上建立了窄矩形通道流动沸腾实验台,对常压下,不同入口参数、加热方位及逆载条件下的流动沸腾特性进行了实验研究。分析了常重力和逆载作用两种情况下,质量流速、壁面温度、管道压降及热流密度随时间的变化趋势;考察了入口过冷度、质量流速、管道尺寸、加热方位及逆载对窄矩形管道内流动沸腾临界热流密度的影响。 结果表明:入口过冷度、质量流速越大,饱和沸腾时壁温越高,进出口压差越大;有逆载作用时,管道内的进出口压差增大,且波动更加明显;临界热流密度随着入口过冷度和质量流速的增大而增大;逆载越大,临界热流密度值越大;不同加热方位临界热流密度的变化从大到小依次呈0°、270°、90°、180°,加热方位呈0°和180°的临界热流密度受重力影响较大,加热方位呈90°和270°的临界热流密度受哥氏力的影响较大;管道截面高宽比越大,临界热流密度越大。对常重力和逆载作用下的实验数据进行拟合,得到实验状态临界热流密度无量纲关系式。 该研究为飞行器电子设备冷却的开发与研究提供参考与借鉴。