毛細(xì)蒸發(fā)器流場數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文研究的對象是堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器(AMTEC-Alkali Metal Thermal toElectric Converter)上的毛細(xì)蒸發(fā)器，其用途是在其內(nèi)部的多孔介質(zhì)內(nèi)發(fā)生蒸發(fā)和毛細(xì)力的提升，為堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器正常的工作提供循環(huán)動力。作者對毛細(xì)蒸發(fā)器的含多孔介質(zhì)的相變流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，計算結(jié)果對毛細(xì)發(fā)生器的設(shè)計具有指導(dǎo)作用。
　　 本文采用二維軸對稱、含多孔介質(zhì)的流體體積函數(shù)(VOF)模型來模擬毛細(xì)蒸發(fā)器內(nèi)部的穩(wěn)態(tài)物理過

2、程，模型綜合考慮了毛細(xì)蒸發(fā)器中相變與流動傳熱情況，跟蹤氣液相界面的位置。本文對CFD商業(yè)計算軟件FLUENT進(jìn)行二次開發(fā)，通過自定義函數(shù)模擬出液態(tài)鈉在毛細(xì)蒸發(fā)器內(nèi)部蒸發(fā)的物理過程，詳細(xì)研究了熱負(fù)荷、冷凝溫度、循環(huán)流量、毛細(xì)芯結(jié)構(gòu)參數(shù)(孔隙率、有效孔徑、滲透率)對毛細(xì)蒸發(fā)器性能的影響。得到了系統(tǒng)在不同工況條件下運行的相態(tài)場、溫度場、速度場、密度場、壓力場和沿毛細(xì)蒸發(fā)器中心線上液相體積分?jǐn)?shù)、密度、壓力的變化曲線。
　　 數(shù)值計算結(jié)果

3、表明在一定的熱負(fù)荷下，毛細(xì)蒸發(fā)器處于帶狀蒸發(fā)狀態(tài)，越靠近加熱壁面的局部蒸發(fā)面上蒸發(fā)越劇烈，蒸發(fā)過程發(fā)生在相界面上的每一處地方；溫度場、液相體積分?jǐn)?shù)場、密度場有清晰的分界面來隔開液相區(qū)、兩相區(qū)和蒸汽區(qū)，并且本文所模擬出的溫度分布與加熱功率以及功率分配與相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)值計算和實驗結(jié)果基本一致。多孔介質(zhì)參數(shù)(孔隙率、有效孔徑和滲透率)對毛細(xì)蒸發(fā)器性能的影響主要表現(xiàn)在相界面位置和其內(nèi)部流動阻力的變化，隨著孔隙率和滲透率的增加，相變界面逐漸侵入到毛細(xì)