脉动热管稳态运行的理论模型研究.pdfVIP

70 FLUIDMACHINERY Vo1．41，No．4，2013 文章编号 ： 1005—0329(2013)04—0070—05 脉动热管稳态运行的理论模型研究 薛志虎，曲 伟 (中国航天空气动力技术研究院，北京 100074) 摘 要：建立了脉动热管稳态运行机制的物理和数学模型。针对脉动热管中工质的实际流动状态，改进了模型中的流 动机理和毛细滞后阻力机理，并耦合脉动热管的充液率、蒸发凝结两相传热模型进行了迭代求解。结果显示，潜热传热 量 占总传热量的比例在 30％以内，管内工质流动属于湍流流动状态，表明改进后的求解模型比较符合脉动热管实际运 行工况，较为准确地反映了脉动热管的流动和传热规律。 关键词： 脉动热管；两相传热；潜热 中图分类号： TH137．8；TK124 文献标识码： A doi：10．3969／j．issn．1005—0329．2013．40．017 TheoreticalResearch ofPulsatingHeatPipein SteadyState XUEZhi—hu，QUWei (ChinaAcademyofAerospaceandAerodynamics，Beijing10074，China) Abstract： Themodelofoperatingmechanismforpulsatingheatpipe(PHP)understeadystatewasestablished．Tosimulate theflow stateofPHPmoreactually，themodelofflow mechanism andcapillaryhysteresisresistanceswererevised．Meanwhile， thefittingratioofPHPandevaporating—condensingtwo—phasethermal modelwerecoupledandsolved．Theresultsshowedthat， theratioof latentheattransfertosensibleheattransferwaswithin30percent，andflowmechanism inPHPwasturbulentflow， whichdemonstratedthemodifiedmodelcouldillustratetheflow andheattransferlaw moreaccuratelyinactualworkingcondi— tions． Keywords： pulsatingheatpipe；two—phaseheattransfer；latentheattransfer 1 前言 论方面已经存在一些探讨性的研究，但还没有建 立较为完善的理论分析模型。Wong等建立了圆 脉动热管具有结构简单、体积小、设计灵活、 柱液塞的流动模型，但忽略了蒸汽和管壁面间的 热流密度大等优点，已成为现代微型电子器件和 液膜 ，没有考虑表面张力的影响 J。Shaffi，Faghfi 航天器控温的主要选择。脉动热管无毛细芯，管 等分析出脉动热管中传热主要是由于显热传递， 内同时存在工质的蒸发和冷凝过程 ，通过工质的 而相变传热所 占比例微乎其微 J。Qu和Zhou等 两相循环流动来传递热量。脉动热管内表面张力 建立了高功率下脉动热管稳态运行的物理和数学 的影响很大，存在许多复杂的气液两相流动和传 模型，得到了较为符合实际的结论，但模型中将流 热现象，因此如何弄清其运行和传热机理，成为了 动采用适用于层流的简单Poiseuille流动，不符合 国内外许多研究关注的重点和难点 j。 中高功率下脉动热管的实际运行工况 I5j。