氦基低温脉动热管的数值模拟研究

发布时间：2024-06-11 00:28

　　近年来,低温脉动热管做为一种高效的两相冷却传热元件越来越受到研究者的重视,尤其是在低温超导磁体冷却方面具有结构简单、传热能力强的巨大优势,但是由于其内部流动复杂并涉及气液两相流和相变传质传热,这就需要对其做大量的研究。众所周知,低温实验成本高而且实验周期长,数值模拟就成为了一种必不可少的研究手段。本文基于CFD软件fluent对氦基低温脉动热管进行数值模拟,主要研究了其数值模型的建立、管内不同阶段的流动特征以及温度压力变化规律和传热能力。首先从二维单回路低温脉动热管入手,以氦为工质,采用VOF多相流模型、CSF表面张力模型和传热传质Lee模型建立了二维单回路低温脉动热管的数值模型,并对该模型进行了数值求解。通过计算得出在输入功率为0.1W、充液率为60%的条件下,热管内工质形成顺时针逆时针交替循环往复流动,在每次循环流动后会出现间歇性的停顿。热管启动并完成第一次循环流动后,其运行逐渐趋于稳定,管内形成了稳定的气塞液柱流。接着建立了二维多回路低温脉动热管的数值模型,以研究它与二维单回路低温脉动热管之间运行的相同点和不同点,从而更加了解氦基低温脉动热管的运行特点。模拟结果显示在输入功率为0...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 国内外实验研究现状
        1.2.2 国内外理论及数值模拟研究现状
        1.2.3 国内外研究现状综述
    1.3 本文的主要研究内容及研究方案
第2章 脉动热管数值计算理论基础
    2.1 多相流模型
        2.1.1 VOF模型
        2.1.2 控制方程
    2.2 表面张力
        2.2.1 CSF模型
        2.2.2 接触角
    2.3 传热传质模型
    2.4 本章小结
第3章 二维低温脉动热管的数值模拟研究
    3.1 二维单回路低温脉动热管数值模拟
        3.1.1 几何模型的建立
        3.1.2 网格划分
        3.1.3 饱和温度和物性参数
        3.1.4 网格无关性验证
        3.1.5 模拟结果及分析
    3.2 二维多回路低温脉动热管数值模拟
        3.2.1 几何模型的建立与网格划分
        3.2.2 模拟结果及分析
    3.3 本章小结
第4章 三维低温脉动热管的数值模拟研究
    4.1 几何模型的建立及网格划分
    4.2 初始条件和边界条件
    4.3 求解条件与求解方法
    4.4 模拟结果及分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3992125