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武汉大学学报(工学版)2025年第04期:长时低热流环境喷雾冷却换热特性研究

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作者:赵福云;黄昕之;李斌;汪维伟;张宏亮;张春雨;

单位:武汉大学动力与机械学院;武汉大学苏州研究院;

摘要:为了揭示长时低热流环境喷雾冷却系统的换热特性,首先搭建了循环喷雾冷却试验台,利用CFD(computational fluid dynamics)仿真技术构建了三维传热模型;然后基于实验和模拟数据,分析了低热流密度下壁面温度和液膜的分布情况;最后探讨了喷雾高度、压力、表面张力和接触角等参数对喷雾冷却换热特性的影响规律。结果表明:当传热稳定时,待冷却壁面温度和液膜厚度均由圆心沿径向逐渐增高;随着喷雾高度降低和压力增大,表面温度会逐渐降低,表面换热系数增大,均温性变好,高度变化对喷雾冷却强化换热效果的影响更大;在去离子水中加入Tween20表面活性剂可以强化喷雾冷却换热性能,表面活性剂不存在最佳浓度,浓度越高,表面张力和接触角越小,换热性能越好。

关键词:喷雾冷却;;数值模拟;;表面活性剂;;换热性能

基金资助:湖北省自然科学基金三峡创新发展联合基金(编号:2024AFD365);; 江苏省基础研究计划资助项目(编号:BK20240449)