吴嘉峰
,
陈永平
,
施明恒
,
肖春梅
,
张程宾
,
杨迎春
工程热物理学报
实验研究了三角形硅微通道中的流动冷凝.通道中的冷凝流型沿程主要有珠状流、环状流、喷射流和弹状-泡状流等.在同一通道中,喷射流位置随着工质流量的增大而延后;在相同蒸气入口雷诺数下,喷射流位置则随着通道尺度的增大而延后.喷射流频率随着蒸气入口雷诺数和冷凝液韦伯数的增大而增大.较小水力直径的三角形通道中的流动冷凝不稳定性较高.冷凝通道的壁面温度呈沿程下降趋势.在同一通道中,流动冷凝的平均冷凝传热系数和平均努塞尔数,皆随着蒸气入口雷诺数的增大而增大,通道尺度的减小显著强化冷凝传热.
关键词:
流动冷凝
,
硅微通道
,
流型
,
传热
吴嘉峰
,
陈永平
,
施明恒
,
肖春梅
,
张程宾
工程热物理学报
建立了一套恒热流边界条件下矩形微通道内环状冷凝过程的一维稳态模型,进行了数值计算,并将数值模拟结果与正三角形中的冷凝过程进行了比较.研究显示,在不同截面的微通道中,液相毛细半径和流速的沿程变化趋势都是相似的.同条件下,矩形通道的冷凝段长度大于正三角形通道.在矩形微通道中,通道入口蒸气压力和水力直径越大或者接触角越小,则冷凝段长度越长.
关键词:
微通道
,
冷凝
,
数值模拟
邓梓龙
,
张程宾
,
陈永平
,
张林
,
施明恒
工程热物理学报
本文采用格子Boltzmann方法和高速显微摄像装置对液液系统中的液滴合并过程进行了数值模拟和可视化实验观测,研究了液滴形貌变化及其液滴合并动力学行为,并重点分析了液滴合并过程中液桥半径随时间的变化.研究结果表明:当两液滴接触开始合并,液桥半径迅速增加至一极值,随后出现振荡波动直至稳定.在液滴合并初始阶段,存在由黏性主导向惯性主导转变的过渡区域.当液滴合并转为惯性主导阶段时,桥半径与时间的开方之间线性相关,实验与模拟得到的桥半径曲线前因数分别为0.92与1.023,两者基本一致,验证了本文所建立液滴合并数学模型正确可靠.
关键词:
液滴合并
,
流型
,
液桥半径
,
微流控
邓梓龙
,
张程宾
,
陈永平
,
施明恒
工程热物理学报
将Cantor集分形引入到微通道粗糙表面形貌的构建中,建立了粗糙微通道内气体流动的理论模型,采用格子Boltzmann方法模拟研究了表面粗糙对微尺度气体流动的影响,比较了粗糙和光滑微通道内气体流动特性.研究结果表明,气体的稀薄程度对微通道内气体流动特性有重要影响.无论通道是否光滑,随着Knudsen数的增加,微通道内气体流动Poiseuille数都将随之减小,但粗糙微通道中气动Poiseuille数大于光滑微通道.另外,粗糙微通道内的气体流动Poiseuille数受统计粗糙高度变化的影响较大,受分形维数变化的影响则较弱.
关键词:
Cantor集
,
粗糙
,
微通道
,
格子Boltzmann
刘向东
,
陈永平
,
张程宾
,
施明恒
工程热物理学报
本文基于VOF（Volume of Fluid）相界面追踪方法,建立了不可压缩W_1/O/W_2双乳液液滴动力学模型并进行了数值求解,模拟了双板平行剪切流条件下液滴在流场中的稳定变形与破碎过程。研究结果表明：液滴的稳定变形程度随着毛细数的增大而加剧,且双乳液内液滴的变形程度要明显小于液滴整体变形程度;液滴雷诺数为0.05时,存在一个0 57～0.58之间的临界毛细数,当液滴毛细数小于临界毛细数时,液滴只发生稳定变形,反之则发生破碎。
关键词:
双乳液液滴
,
剪切流
,
VOF方法
,
变形
,
破碎
邓梓龙
,
陈永平
,
张程宾
,
施明恒
工程热物理学报
采用格子Boltzmann方法模拟了微通道在滑移区内不同Knudsen数下的微气体Poiseuille流，分析了微气体流动的速度分布以及流量与压降的关系，并给出了相对滑移长度和Poiseuille数随Knudsen数的变化特性。研究结果表明，微气体Poiseuille流的速度轮廓呈抛物线分布，但是边界速度大于0，出现速度滑移现象；随着Knudsen数的增加，微气体Poiseuille流的相对滑移长度也相应增加，摩擦阻力系数相应减小，微通道壁面对气体流动的影响逐渐减弱。
关键词:
格子Boltzmann方法
,
微通道
,
气体流动
张程宾
,
陈永平
,
杨迎春
,
施明恒
工程热物理学报
建立了恒受热面温度条件下构形树状小通道热沉中层流流动和换热的三维稳态模型,进行了数值求解,给出了热沉的流动压降、温度分布和热有效性,并与蛇形通道热沉进行了比较.研究结果表明,构形树状结构有效分散了冷却流体,强化了流动换热;与蛇形通道相比,构形树状通道不仅具有压降小的优势,而且其热有效性也远高于蛇形通道.
关键词:
构形
,
热沉
,
流动
,
传热
张程宾
,
陈永平
,
施明恒
,
付盼盼
工程热物理学报
基于分形几何定量描述了多尺度自仿射的粗糙表面形貌,建立了微通道内层流流动换热的理论模型并对表面形貌的影响进行了数值模拟.研究表明,自仿射分形维数直接反映了表面轮廓的不规则度,对于两个具有相同统计粗糙度的轮廓,可能存在不同的分形维数;与常规尺度通道不同,雷诺数、粗糙高度和粗糙表面分形维数都对微通道内层流流动换热有着重要影响.
关键词:
分形
,
粗糙度
,
层流
,
微通道
姚峰
,
陈永平
,
张程宾
,
施明恒
工程热物理学报
建立了“Ω”形轴向槽道热管瞬态传热的理论模型并进行了数值求解，研究了该型热管的启动特性。研究结果表明，热管蒸发段、绝热段以及冷凝段的壁面温度在启动过程中能够实现协调一致的动态响应。热管启动后，蒸发段前端毛细半径首先急剧减小，热管壁温近似线性急剧增加，随时间的推进，两者变化速度皆逐渐减缓直至稳定状态。并且，热负荷大小对热管由初始启动状态达到稳定状态所需时间影响较小。
关键词:
槽道热管
,
瞬态
,
启动
,
毛细力
陈云富
,
陈永平
,
张程宾
,
施明恒
工程热物理学报
采用自仿射分形对粗糙表面形貌进行了定量描述。基于分形粗糙表面形貌,建立了粗糙表面润湿性的理论模型并进行了数值计算,分析讨论了均方根粗糙度和表面分形维数对接触角的影响。研究结果表明,均方根粗糙度对接触角的影响较大,而粗糙表面的分形维数对润湿性的影响则并不明显。
关键词:
粗糙度
,
湿润性
,
分形
,
接触角
