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二氧化碳超临界相变过程中Rayleigh-Bénard对流的实验研究
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作者 赵一凡 吴笛 +4 位作者 王佳 李家亮 段隆盛 康琦 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期101-110,共10页
超临界流体是一种极端条件下(温度与压力均处于临界点以上)的非常态流体。浮力驱动的超临界流体Rayleigh-Bénard(RB)对流则是一种新的非线性热对流体系,其浮力作用不符合Boussinesq近似,且在温差的作用下物性在临界点附近出现剧烈... 超临界流体是一种极端条件下(温度与压力均处于临界点以上)的非常态流体。浮力驱动的超临界流体Rayleigh-Bénard(RB)对流则是一种新的非线性热对流体系,其浮力作用不符合Boussinesq近似,且在温差的作用下物性在临界点附近出现剧烈畸变并伴随着丰富的流动与相变耦合过程。本实验设计了可承载超临界二氧化碳(SCO_(2))的透明蓝宝石压力容器,建立竖直温度梯度作用下的超临界流体RB对流,观测不同温差作用下的流动结构和超临界相变过程并通过图像互相关算法计算“雾化”液滴的速度场。实验采用铂电阻测温,并精确控制容器上下端的温差,研究SCO_(2)在线性降温过程中多种流态与速度场的演化。在线性降温过程中,SCO_(2)经历超临界流动、跨临界流动和气液两相流动3个典型过程。跨临界流动是相变与浮力热对流的强耦合过程,导致超临界二氧化碳RB对流具有多态的非稳态流动。实验结果表明:超临界RB对流对温差极为敏感,温差越大则超临界域内的对流越剧烈;随着温度的降低,雾化的液滴不断凝聚,形成丰富的多层流动结构,并最终向气液两相流动演化。 展开更多
关键词 超临界流体 Rayleigh-Bénard对流 相变
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喷雾冷却的瞬态传热特性
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作者 董可为 吴笛 +5 位作者 康琦 王佳 刘建林 王志伟 段隆盛 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第7期109-121,共13页
本文搭建旋流式喷雾冷却实验系统,研究喷雾冷却的随喷雾流态演化的瞬态传热效率.实验观测初始温度为300°C的高热壁面的喷雾冷却过程.冷却工质为水,冷却试件为铝合金方块,面积为20 mm×20 mm.利用5根高精度热电偶测量冷却试件... 本文搭建旋流式喷雾冷却实验系统,研究喷雾冷却的随喷雾流态演化的瞬态传热效率.实验观测初始温度为300°C的高热壁面的喷雾冷却过程.冷却工质为水,冷却试件为铝合金方块,面积为20 mm×20 mm.利用5根高精度热电偶测量冷却试件竖直方向均布5个测点的温度变化,并结合有限差分法求解一维非稳态热传导方程,反演获得表面热流曲线.实验通过改变喷雾高度和喷雾流量,得到不同工况下瞬态热流密度的演化曲线.结果表明,喷雾冷却过程可分为4个阶段:I.Leidenfrost效应阶段(缓慢上升),II.液膜形成阶段(急剧上升),III.沸腾阶段(逐步下降),IV.对流蒸发阶段(趋于平衡).冷却过程由液膜形成阶段(第II阶段)向沸腾阶段(第III阶段)转变时,热流密度达到峰值;与工质压力影响相比,喷雾高度对液膜影响作用更为显著,5 mm喷雾高度下的换热能力要远高于10 mm及15 mm的工况,合适的喷雾高度是促进喷雾冷却散热的重要因素. 展开更多
关键词 喷雾冷却 竖直方向 热电偶测量 瞬态传热 实验观测 初始温度 演化曲线 冷却过程
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