力学季刊

作者：王伟, 王牧, 韦萍

关键词：热对流；相变；传热；气泡流

Rayleigh-Bénard (RB)湍流热对流是一个经典的流体力学模型，传统的RB热对流系统采用单一流体作为工作介质．然而在实际工业生产和大自然中，对流的工作介质往往是多成分多相（譬如气相与液相共存）．本文进行了气液两相热对流系统的实验，研究了相变引起的全局体积变化以及热对流系统的传热规律．实验采用径高比Γ≡D/H=0.5的圆柱形对流槽，工作介质为去离子水与氟化液(HFE7000)，其中氟化液在装置中的体积分数占比为Φ=0.86 %．实验中，上下板的温差保持为30 ℃，控制参数范围是2.54×〖10〗^9<Ra<5.63×〖10〗^9，底板温度35 ℃<T_b<48 ℃．我们发现，氟化液HFE7000在大气压下的沸点为T_cr<40 ℃，然而氟化液的体积在底板温度T_b<42.5 ℃之后就不再发生变化．全局传热分为3个区间，在区间Ⅰ内，即T_b<42.5 ℃，系统的传热效率Nu变化较小．在区间Ⅱ内，42.5 ℃<T_b<45 ℃，当氟化液达到最大汽化体积之后，Nu大幅提高，随着底板温度的增加，最大传热提高了43 %．在区间Ⅲ内，T_b>45 ℃，Nu保持不变．我们发现这与气泡的整体运动距离相关．

来源：2023年第3期

《力学季刊》期刊编辑部

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