紧凑式热交换器内界面捕捉的流动沸腾模拟
流体动力学
2022-11-21 v1
摘要
采用 R113 为工质，在带偏移条状翅片（OSF）的竖直微通道中进行了高保真流动沸腾模拟。采用有限元代码 PHASTA 结合用于界面捕捉的水平集方法，以瞬态三维方法模拟多个连续气泡成核。该代码针对竖直矩形通道中单成核点的实验进行了验证。为测试代码性能，首先开展了带 OSF 微通道中气泡脱离壁面的研究。由于施加于通道的热流密度较低（1 kW/m²），未考虑微液层的贡献。分析了接触角与液体过热度等表面特征对气泡动力学的影响。还研究了局部两相传热系数。为获得更高空泡率，在同一带 OSF 通道中引入两个锥形成核空腔。评估了观测到的气泡特征（脱离直径、气泡脱离频率）并给出与分析气泡轨迹。各模拟工况的局部传热系数均被评估。结果表明，当单个气泡接近壁面时局部传热系数约增加 2.5 倍；成核直径较小时，传热系数增加两倍。当前工作展示了在此类复杂几何（如 OSF）中模拟流动沸腾现象的能力，以及高分辨率模拟的数据处理优势。
引用
@article{arxiv.2211.10429,
title = {Interface Capturing Flow Boiling Simulations in a Compact Heat Exchanger},
author = {Anna Iskhakova and Yoshiyuki Kondo and Koichi Tanimoto and Nam T. Dinh and Igor A. Bolotnov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.10429},
year = {2022}
}