高过载环境下细微通道内的沸腾传热与流动特性研究

研究内容包括：高过载环境下细微通道内沸腾传热与流动特性的实验研究；变过载对细微通道内沸腾传热与流动特性影响的实验研究；高过载环境下细微通道内沸腾传热与流动特性的数值模拟研究。通过研究，获得高过载环境下细微通道内的沸腾流动特性；揭示高过载环境下细微通道内沸腾传热与流动机理以及该机理对传热、流动特性的影响；明确各相关参数及其不同组合对传热与流动特性的影响；揭示过载动态变化对细微通道内沸腾传热与流动特性的影响；提出高过载环境下细微通道内沸腾传热和摩擦压降计算公式。高过载环境下的流动沸腾是一个全新的研究领域，比常重力、微重力和低过载时的情况复杂，规律特殊。本项目研究将发现一些新的沸腾传热流动现象、机理及特性，可望形成新的学科生长点，并为解决先进战斗机蒸发循环技术瓶颈提供急需的理论基础，也可用于高超声速飞行器和航天器热管理系统，因此对于促进学科发展以及我国国防及航空航天事业的发展具有重要意义。

高过载环境下细微通道内的沸腾传热与流动特性是先进机载蒸发循环技术瓶颈，也是高超声速飞行器和航天器热管理系统的技术需求。本项目以此技术需求为背景，研究成果对于促进学科发展以及我国航空航天事业的发展具有重要意义。.主要研究内容：(1)现有常重力和微重力环境下流动沸腾研究相关文献的综合分析和相关专题的深入研究，以获得过载环境下流动沸腾研究的思路和方法；(2)实验研究，包括高过载环境下细微通道内沸腾传热与流动特性的实验研究以及变过载对细微通道内沸腾传热与流动特性影响的实验研究；(3)高过载环境下细微通道内的流动沸腾传热与流动特性的数值模拟研究。四年来，项目组成员孜孜以求，不懈努力，出色地完成了研究任务。.主要研究成果：(1)发表了SCI、EI论文和国内核心期刊论文24篇，其中国际SCI论文17篇(Top期刊7篇)，EI检索3篇；(2)申请了发明专利2项、实用新型专利1项，其中已获发明专利授权1项、实用新型专利授权1项；(3)专著《高等两相流与传热》获得了工信部“十二五”规划专著立项，电子工业出版社出版，2016年3月交稿；(4)培养了和正在培养研究生11名，包括博士生在读5人，硕士生毕业4人、在读2人；1名青年教师锻炼成长为学术骨干。对比预期成果指标可见，本项目取得的研究成果远远超出了预期。.关键数据及其科学意义：(1)研读了常重力和微重力环境下流动沸腾研究文献1000多篇，收集了流动沸腾传热、两相流摩擦压降以及空泡率实验数据共计23800多组，建立了强大的数据库；据此数据库分别提出了流动沸腾传热、两相流摩擦压降以及空泡率关联式，其中传热关联式在计算精度上取得突破性进展, 例如R134a新公式的平均绝对误差(MAD)为14.2%，而最好的他人公式的MAD 为31.7%；提出了流动沸腾传热的新无量纲参数，在国际上被称为Fang数；(2)实验研究中获得了不同重力条件下的流动沸腾传热和摩擦压降数据2225组；首次对过载环境下流动沸腾传热和摩擦压降的关联式进行了研究，提出的传热关联式的MAD只有15.3%，达到了很高的精度；在实验范围内揭示了过载环境下流动沸腾传热流动的特性与机理；(3)利用商业软件数值模拟了过载环境下细微通道内沸腾传热与流动特性；建立了过载环境下流动沸腾传热与流动特性的数学模型，进行了自编程软件开发。综合评估，本项目研究成果在所处领域达到了国际领先水平。