【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及熱理論計算領域，尤其是涉及一種微通道彈狀流沸騰傳熱理論計算方法。
技術介紹
1、當前，學術界在理論評估微通道內兩相流沸騰傳熱特性時，普遍傾向于采用一種機制模型，該模型的核心在于通過模擬氣液界面的真實幾何構型來預測流動沸騰換熱系數。相較于直接基于實驗數據擬合的相關性模型，這種方法在適用性和精度上展現出了更為顯著的優勢。然而，值得注意的是，傳統建模框架往往以微圓管作為熱力學分析的基礎，這種設定在一定程度上忽略了實際應用場景的多樣性，特別是在那些采用方管等具有尖銳邊角結構的通道中，這類通道在實際應用中更為常見。
2、進一步地，現有模型在構建時往往將氣泡形狀簡化為理想的圓形，并假設這一形狀在流動過程中保持不變。然而，這種簡化忽略了毛細力對初始氣泡形態的重要影響，特別是在蒸氣質量極低的條件下，氣泡的實際形狀會顯著偏離圓形。這種忽視導致了模型在預測相關現象時的準確性受到嚴重限制。此外，模型在處理氣泡周圍液膜逐漸減薄的過程中，也未能考慮蒸汽剪切力對液膜動態變化的影響，這一缺失同樣限制了模型在復雜流動條件下的預測能力。
技術實現思路
1、本專利技術的主要目的在于提供一種微通道彈狀流沸騰傳熱理論計算方法有效提高計算精度，具有靈活性；同時通過綜合考慮多種物理因素及其相互作用，模型在面對不同工況、材料屬性及邊界條件時表現出更強的適應性和穩定性。
2、為解決上述技術問題，本專利技術所采用的技術方案是：一種微通道彈狀流沸騰傳熱理論計算方法，s1、基于定常流，將計算分為氣
3、s2、在氣泡自由生長區，引入氣泡從極微小尺寸開始的自由增長機制，根據能量平衡原理自由膨脹，直至其在微通道的長度或寬度方向上達到物理限制；
4、s3、在氣泡生長至微通道長度或寬度方向受限的轉折點時，引入基于毛細數ca的氣泡形狀分類機制，當毛細數ca較低時，氣泡界面呈現為帶圓角的矩形形態；若毛細數ca逐漸增大，氣泡界面形狀為圓形；
5、s4、在氣泡拉長區域，綜合考量液體蒸發效應與蒸汽剪切力的雙重作用，以此精細模型估算液膜從濕潤到干燥所需的時間。
6、優選方案中，s1-s4具體步驟為：
7、a1、以?nist?數據庫中流體特性數據、微通道水力直徑、液體質量流量、熱流密度及測點處蒸汽質量分數作為計算的初始值；
8、a1、計算框架分為氣泡生長模塊和傳熱模塊：氣泡生長模塊：依據輸入參數確立氣泡生成時間常數，通過氣泡生長的能量平衡方程求解氣泡受限時刻的初始速度，結合在流體達到飽和態，即時的液體速度，依據實測值計算測點處氣泡速度，并確定氣體段塞與液體段塞的通過時間與；
9、a2、傳熱模塊：引入毛細數作為氣泡界面形態判別依據，采用臨界值為基準；
10、當時：界面形態視為帶圓角的矩形，初始膜厚依據無量綱膜厚與ca的關系式確定；
11、基于蒸發熱平衡與剪切作用下液體流動連續方程，計算液膜減薄率dδ/dt，直至液膜完全蒸發，得出拉長氣泡區中心液膜干燥時間tpd,dry,l；
12、當時：界面視為圓形，計算；
13、從液膜完全干燥時刻至微通道角落處液體完全干燥的時間由熱平衡方程直接求解；
14、a3、通過將氣體段塞區域停留時間與上述兩類干燥時間比較，精確劃分氣體存在區域的時間段，包括拉長氣泡區時間、部分干燥時間、完全干燥時間，液賽區時間是之前計算的液體段塞區域；
15、a4、利用局部換熱系數，其中壁面溫度和飽和溫度根據截面中液體存在的幾何構型表示，求解各區域瞬態換熱性能，進而通過對時間積分求取各區平均換熱系數；
16、a5、最后模型輸出時均換熱系數，此為各區平均換熱系數的時間權重。
17、優選方案中，步驟a1計算方法為：
18、氣泡生長模塊中，氣泡生成時間常數，氣泡初始速度，測點處氣泡速度，氣、液區域占據時間分別為和。
19、優選方案中，步驟a2計算方法為：
20、引入毛細數作為氣泡界面形態判別依據，采用臨界值cac=0.03為基準；
21、當ca<cac時，界面形態視為帶圓角的矩形，初始膜厚δ0依據無量綱膜厚與ca的關系式確定；
22、當ca>cac時，界面視為圓形，并相應計算液膜完全干燥的時間，技術方法為：
23、當時，初始液膜厚度，液膜厚度隨時間的總變化率為；
24、當時，初始液膜厚度，液膜厚度隨時間的總變化率為，使用?matlab?求解時的值，得到，并計算角落處液膜完全干燥所需時間。
25、優選方案中，步驟a4計算方法為：各區平均換熱系數的計算方法為：
26、液塞區換熱系數，其中微通道三面受熱，努塞爾數nu根據微通道高寬比計算，其中努塞爾數nu表示為：
27、；
28、拉長氣泡區的局部換熱系數根據不同界面情況分別計算，帶圓角矩形界面時為，圓形界面時為；
29、拉長氣泡區角落處液體換熱系數計算：
30、，拉長氣泡區的局部換熱系數為，拉長氣泡區部分的平均換熱系數表示為：
31、；
32、局部干燥區液體分布幾何構型的局部換熱系數為，局部干燥區部分的平均換熱系數表示為：
33、；
34、完全干燥區換熱系數；
35、計算方形微通道特定位置處，流過一個周期計算得到的時均換熱系數；
36、模型可輸出時均換熱系數h，此為各區平均換熱系數的時間權重；
37、計算預測誤差。
38、優選方案中，當流體在測點處毛細數大于?0.03?時，氣泡為圓形界面，具有以下特點：初始液膜厚度計算公式為：
39、。
40、液膜厚度隨時間的總變化率為：
41、；
42、由此可計算液膜干燥完全時的大小；
43、拉長氣泡區的局部換熱系數為：
44、；
45、其他計算方法和計算流程與毛細數小于等于?0.029?時與上述計算相同。
46、本專利技術提供了一種微通道彈狀流沸騰傳熱理論計算方法，氣泡生長與受限考量：模型加入氣泡從自由生長至受限階段，細致估算氣泡初始速度，使氣泡動力學模擬更為精確，為傳熱模塊提供理論計算基礎。
47、低毛細數氣泡形狀精細描述：針對低毛細數條件，模型特別考慮氣泡形狀變化，通過引入液體存在的實際幾何構型，動態調整氣泡形態，以更真實地反映實際流動中的氣泡行為。
48、剪切作用全面融入：模型將流體剪切力對氣泡液膜減薄過程的影響納入核心計算框架，通過引入剪切力項的分析，精確模擬剪切作用對液膜厚度及傳熱效率的影響，從而提高了模型在復雜流動條件下的適用性。
49、該模型還可以在現有四區模型的基本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種微通道彈狀流沸騰傳熱理論計算方法，其特征是：
2.根據權利要求1所述一種微通道彈狀流沸騰傳熱理論計算方法，其特征是：S1-S4具體步驟為：
3.根據權利要求2所述一種微通道彈狀流沸騰傳熱理論計算方法，其特征是：步驟A1計算方法為：
4.根據權利要求2所述一種微通道彈狀流沸騰傳熱理論計算方法，其特征是：步驟A2計算方法為：
5.根據權利要求2所述一種微通道彈狀流沸騰傳熱理論計算方法，其特征是：步驟A4計算方法為：各區平均換熱系數的計算方法為：
6.?根據權利要求1所述一種微通道彈狀流沸騰傳熱理論計算方法，其特征是：當流體在測點處毛細數大于?0.03?時，氣泡為圓形界面，具有以下特點：初始液膜厚度計算公式為：
【技術特征摘要】
1.一種微通道彈狀流沸騰傳熱理論計算方法，其特征是：
2.根據權利要求1所述一種微通道彈狀流沸騰傳熱理論計算方法，其特征是：s1-s4具體步驟為：
3.根據權利要求2所述一種微通道彈狀流沸騰傳熱理論計算方法，其特征是：步驟a1計算方法為：
4.根據權利要求2所述一種微通道彈狀流沸騰傳熱理論計算方法，其特...
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