时空调控微柱表面浸润性强化单气泡沸腾换热

• 作者: 陈宏霞 李林涵 王逸然 郭宇翔 刘霖
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 浸润性 时空调控 数值模拟 核态沸腾 气泡动力学
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 流体力学与传递现象
• 页码范围: 3278-3287
• 页数: 9页
• 分类号: TK124
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20201427

摘要

微结构耦合浸润性调控是目前强化核态沸腾换热的主要手段，针对水工质在单晶硅微柱表面的核态沸腾过程，采用CFD-VOF三维数值模拟方法，对比研究时间及空间分别调控表面浸润性对沸腾气泡动力学、相界面形变及传热性能的影响。结果表明：亲水性增强使得气泡界面曲率增大、合力增强，促使气泡的脱离；空间调控主要表现为增大气泡体积，时间调控则主要表现为优化气泡动力学过程，提高热流较大的生长阶段在整个气泡周期内的占比，从而强化换热；本实验工况下，空间梯度浸润表面以及在生长阶段提高壁面亲水性，均可大幅度提高单气泡沸腾换热性能，平均热流最大可提高42.7%；考虑微尺度下梯度浸润性加工难度，时间调控浸润性强化沸腾换热具有更好的发展前景。