一、Dynamic Behavior of Bubble Interface During Boiling（论文文献综述）
陈华,喻昌鲲,阮晓辉,彭钰航,王燕令[1]（2022）在《液滴撞击热壁面流态演变及传热特性研究进展》文中进行了进一步梳理液滴撞击热壁面因其优异热质传递能力而广泛应用于能源、化工、航空航天等领域,针对液滴撞击热壁面流动传热特性及影响机制的研究对强化喷雾冷却及降膜蒸发器的传热效率至关重要。从实验研究、数值模拟、解析理论三方面,综述了液滴撞击热壁面过程的流态演变及传热特性研究进展,对比分析了典型研究方法的研究结果及特点。发现TIR（全内反射成像）等先进测试技术、LBM（格子波尔兹曼）等高精度无网格离散方法对未来液滴撞击微观机理研究具有重要价值,并指出了未来解析理论分析的发展方向。
彭家略[2]（2021）在《固体颗粒对池沸腾换热的影响》文中指出随着经济快速发展,高科技产品和精密电子设备朝着小型化发展,如何解决设备散热问题已成为制约发展的关键。沸腾换热做为当下高效的传热方式,对于能源节约、成本降低具有重要意义。而沸腾换热与表面核化点数目和润湿性等因素相关,为了探究颗粒润湿性对沸腾换热的影响,本文首先制备粒径0.5 mm、1.0 mm和5.0 mm的不同润湿性颗粒,在冷态条件下,对液滴碰撞颗粒和颗粒碰撞气泡进行实验和理论分析,然后将其添加至池沸腾中进行实验。通过观察冷态下液滴碰撞Janus颗粒的行为动态特性,采用直径为2.0mm的液滴,在韦伯数（We）为2.7、10、20和30的测试情况下对Janus颗粒球表面进行了碰撞实验。结果表明:液滴碰撞Janus颗粒球表面后的运动可分为铺展、回缩、振荡和回弹4个过程。在不同We下,Janus颗粒亲水侧表现为铺展特性,且铺展系数γ随着时间t的增大逐渐增大并趋于稳定;在疏水侧,表现为回弹现象,铺展系数γ随着时间t的变化出现类似“抛物线”形状;但当液滴碰撞Janus颗粒球表面亲-疏水分界线时,铺展和回弹现象同时发生,疏水侧液滴会弹跳至亲水侧。其次,通过可视化对颗粒碰撞气泡进行了理论分析和研究,颗粒粒径分别为0.5 mm和1mm,结合实验和理论推导发现,亲水颗粒与气泡的相互作用过程可划分为:颗粒撞向气泡过程、碰撞和反弹过程;超疏水颗粒则分为:颗粒撞向气泡过程、碰撞和脱离气泡过程;而Janus颗粒则划分为:颗粒撞向气泡、碰撞、旋转运动和滑入气泡4个过程。其中,重点分析了 Janus颗粒碰撞气泡过程中受力,发现在颗粒撞向气泡过程中加速度2.03×10-3 mm/ms2,Janus颗粒会发生独特的旋转运动过程,且能够促进气泡发生脱离。为进一步研究颗粒对沸腾换热影响,搭建了池沸腾实验装置,在常压和去离子水工质下,研究了添加不同润湿性颗粒对沸腾换热的影响。结果表明,相比于光滑表面,单层1 mm亲水颗粒和单层1 mm Janus颗粒均能提高沸腾传热性能。其中,亲水颗粒CHF（临界热流密度）和HTC（换热系数）分别提高了 15.4%和83%,Janus颗粒CHF和HTC分别提高了 16%和123.8%;而单层1mm超疏水颗粒反而使传热恶化,CHF和HTC均有所下降。探究了不同润湿性颗粒在N=1、N=3和N=5层时对沸腾换热的影响,发现不管是亲水、超疏水和Janus颗粒都在N=3层时具有最佳传热性能。在沸腾起始点,三层J anus颗粒过热度为为0.62 K,相比于光滑表面降低了 7.83 K;CHF 和 HTC 为 144.1 W/cm2 和 3911.4 kW/（m2K）,分别为光滑表面的1.3倍和92.1倍,具有较大的提升。
金诗奇[3]（2021）在《钇钡铜氧（YBCO）超导带材二次冲击恢复过程的模拟及实验研究》文中研究指明电阻型超导故障限流器对于未来限制电网短路电流的幅值具有广阔的应用前景,电网期望电阻型超导限流器在受到一次冲击后能在百毫秒级时间内重合闸,以有效应对二次短路电流,这就需要YBCO超导带材能在极短时间内快速恢复。然而,盘式限流单元在冲击恢复过程中会产生大量的气泡并滞留在小孔结构中,短时间内无法消散。当前普遍采用超导态的恢复作为重合闸时间的参考,但是此时滞留的气泡会严重恶化二次冲击恢复过程,影响超导限流器的性能。由此可见,实际应用中亟需有一个重合闸时间的参考标准。因此,本文对于YBCO超导带材气泡滞留情况下受到二次电流冲击的过程进行了模拟研究,并采用可视化实验进行验证和对比,主要工作内容如下:（1）通过数值模拟对比了一次与二次冲击恢复过程的各项参数变化以及初步验证了液氮射流的有效性,从微观角度指出了将超导态恢复作为重合闸标准不合理,为确定重合闸时间提供理论支持。建立了实际盘式限流单元典型小孔结构的三维模型并进行了网格划分,采用VOF模型监测气液界面变化,对比分析了一次与二次冲击恢复过程中温度、热流密度、气相体积分数等参数的变化,并与实验结果进行了对比验证。在恢复超导态的情况下,二次冲击恢复性能恶化严重,其峰值温度为143.2 K,比一次冲击高7.5 K;最大温差为15.5 K,比一次冲击大4.4 K;温度恢复时间约为4.55 s,比一次冲击延长了12.1%。因此,传统认识的超导态恢复作为重合闸标准并不合理。此外,对于液氮射流改善超导带材恢复性能的有效性进行了初步验证,结果表明射流可以加速带材冷却及气泡消散,这对于电网百毫秒级重合闸要求具有重要意义。（2）对于三种不同恢复阶段进行了二次冲击实验,结合超导带材R-T特性曲线获得了实际冲击恢复过程中的温度变化,揭示了不同气泡状态对于二次冲击温度变化的影响,提出将温度完全恢复作为重合闸的标准之一。设计搭建了大电流冲击可视化实验系统,对于超导态未恢复、温度未恢复和气泡滞留三种不同恢复阶段进行了二次冲击实验,获得了电压、电流数据,再结合超导带材R-T特性曲线获得了温度变化。结果表明,二次冲击的峰值温度更高,超导态恢复时间更长,超导态未恢复情况下二次冲击恢复性能恶化最严重,恢复时间达3.0 s,比一次冲击延长了77.5%,而温度未恢复情况下二次冲击恢复时间达2.5 s,比一次冲击延长了47.9%,故提出将温度的完全恢复作为重合闸标准之一。（3）采用可视化技术获取了一次与二次冲击恢复过程的可视化图像,探究了不同初始状态对于气泡动态特性的影响,获得了二次冲击的温度恢复时间以及气泡滞留时间,为实际工程应用中重合闸时间提供参考。采用高速摄像机对一次和二次冲击实验过程进行观测记录,获得了冲击恢复过程中关于气泡生成、消散、滞留等的可视化图像。结果表明二次冲击恢复过程中的气泡量明显多于一次冲击恢复过程,恢复时间也更长。少量气泡滞留的情况下,二次冲击的温度恢复时间约为3.0 s,相比一次冲击延长了11.1%。为了提高电阻型超导限流器系统的安全性,本文提出将温度完全恢复作为重合闸的指标之一。由于超导限流器冲击恢复过程中电阻的变化最容易测量,故采用超导态的恢复时间作为重合闸时间的一个基准。当重合闸时间为超导态恢复时间的2-3倍时,受到二次冲击后温度恢复时间相比一次冲击延长30%以上;当重合闸时间为超导态恢复时间的3-4倍时,受到二次冲击后温度恢复时间延长约10%-20%。为保证电阻型超导限流器更有效应对二次短路电流冲击,提出系统的重合闸时间约为超导态恢复时间的4倍。
莫申扬[4]（2021）在《高压功率器件用相变冷却介质两相流的放电特性与机制研究》文中提出随着我国新能源的快速发展,现代电力电子换流装备已经成为支撑新能源发电、高压直流输电、电力轨道牵引与电动汽车等领域的核心装备。高压大功率IGBT器件作为高压功率电力电子换流装备的关键组件,其失效率与可靠性直接影响了换流装置的性能与稳定性。相变冷却技术已在功率电力电子器件的应用中展现出了优异的散热能力,其可以通过对功率半导体芯片结温与壳温的有效控制,大大提高了器件的可靠性。本文旨在实现相变冷却技术在高压大功率IGBT器件封装中的浸没式应用,重点研究了 FC-72相变介质在沸腾两相流状态下在高压功率器件封装中的绝缘问题,测量获得了两相流的放电统计特性,揭示了气泡运动特性与两相流放电特性的关联关系,建立了两相流放电相位特征计算方法,实现了两相流在不同电压工况下的放电相位特征分析。研究成果进一步促进了对两相流影响下的介质界面放电特性与机理的认知,可为相变冷却技术在高压大功率IGBT器件封装应用的绝缘设计提供参考。首先,研制了两相流绝缘实验装置,实现了丰富的绝缘工况测试方案与两相流产生策略。结合装置特点,设计了两相流控制方法、放电光脉冲测量方法、蒸汽环境控制方法以及蒸汽环境内的绝缘测试方法,并设计了任意电压波形的绝缘测试方案。结合工频局部放电测试系统,建立了用于脉冲电压实验的光路耦合局部放电实验平台,克服了工频局部放电测试电路在脉冲电压实验工况下的局限性,从而实现了脉冲电压局部放电实验所需的长时间尺度记录与分析。基于图像采集方案与灰度量化方法,提出了两相流的特征评估方法与气泡特性的评估方法,为本文的两相流特征提供了分析手段。其次,测量获得了经流两相流影响下局部放电特性,通过对比静态液体中的局部放电特性,获得了经流两相流对局部放电的影响规律,结合经流两相流在非均匀场下的流体特征,揭示了经流两相流对局部放电的影响机制。本文进一步对电场中的气泡展开动力分析,实现了气泡在电场中的流动路径计算,经过分析气泡流动路径与其电离区范围的关系,进一步验证了经流两相流对放电的影响机制,相关分析方法可以为两相流放电特性分析提供了实验与计算相结合的新思路再次,基于两相流直接产生于电极的方法,本文获得了两相流放电特性,以及随两相流剧烈程度而发展的放电统计特性,通过分析两相流中放电增量的相位特征,揭示了两相流中的放电机制。在此基础上,根据两相流的运动特征,提出了两相流放电相位特征计算方法,通过对比工频电压、单极性偏置交流电压、单极性脉冲电压下两相流的实测放电特性,验证了两相流放电相位特征计算方法的有效性,也进一步证实了两相流放电机制。最后,针对DBC陶瓷,芯片钝化层等封装中的沿面绝缘结构,研究了两相流影响下的沿面放电特性,通过对比累积气泡界面与自由气泡界面两种工况下的沿面放电特性,结合气泡在界面上的动态特征,揭示了气泡界面的沿面放电机制,通过分析反击放电响应时间的概率分布特性,揭示了沿面放电机制中的荷电界面成分与发展过程,进而验证了气泡界面的沿面放电机制。在此基础上,研究了实际高压快速恢复二极管在相变冷却工况下的绝缘特性,实现了对相变冷却技术下功率器件的绝缘能力评估,为相变冷却技术在高压功率器件中的绝缘设计与散热应用奠定了基础。
刘剑术[5]（2021）在《磁场对水的表面张力及其沸腾特性的影响研究》文中研究表明作为世界第一人口国,随着全球范围内能源消耗形势的变化,我国不断地面对着新的能源挑战,对节能减排和环境保护的需求日益提高,故而亟须研发各种更加可靠同时高效的换热强化方法。沸腾作为一种常见的高效换热方式,可以利用液态工质汽化时吸收大量的相变潜热,尤其适合某些热流密度比较高的换热场合。水作为自然界较容易获取的物质,也是沸腾换热设备最常用的工质,学术界对其沸腾换热的特性和机理进行了长期广泛的研究,目前对水的沸腾换热强化方法主要分为两种,一种是采用水基SFC溶液,另一种通过向水中添加纳米颗粒形成纳米流体,基本原理都是通过降低工质的表面张力来强化其沸腾换热特性,但这两种方法都会影响原有的工质构成,纳米流体还会提高后期维护成本。经过实验探究表明,磁场可以降低水的表面张力,本文利用多种实验仪器,系统的探究了磁场对水的表面张力的影响规律,并将通过磁化得到的磁化水（Magnetized Water,简称MW）作为沸腾工质进行沸腾换热实验,探究磁化对水的沸腾换热特性的影响。首先,作者介绍了现有的针对水的沸腾换热强化方法,主要分为在水中添加SFC得到溶液和添加纳米颗粒形成纳米流体两种,但SFC种类繁多,且对于水的沸腾换热特性的改变并不都是有利的,而纳米流体方法则由于纳米流体的稳定性问题,虽然研究较多,但仍然无法避免纳米颗粒的团聚沉积所带来的的设备损耗维护问题。其次,利用电磁发生设备产生磁化水后,利用表面张力系数测量仪,较为系统详细地探究了磁场对水的表面张力系数的影响规律,并得到了各个磁场强度及磁化时长下的最佳组合,找到了最佳磁化点,发现在300 mT的磁场中磁化15 min后,磁化水的表面张力系数降幅最大,降幅约25%。然后作者进行了磁化水的池沸腾实验,发现无论是在后壁面提供热流进行沸腾还是在底壁面提供热流进行沸腾,磁化水都会产生比未磁化水更多的沸腾气泡,具有更好的沸腾换热效果,说明磁化对水的沸腾换热是具有一定强化效果的。此外,相比较于未磁化水,磁化水在气泡产生和完全脱离形成剧烈沸腾时所需的热流密度比未磁化水低,磁化水可以在更低的热流密度时发生沸腾,沸腾发生提前,这将利于更早的开始热量传递,在实际的沸腾换热设备中具有重要意义。
李耘衡[6]（2021）在《微结构表面沸腾换热特性研究》文中研究指明随着时代的发展,为了保持设备的性能,需要大量散热,使材料的温度保持在规定的限度以下。由于相变潜热的存在,沸腾传热是最有效的换热方式之一。因此,如何提高沸腾传热系数（HTC）和沸腾换热的临界热流密度（CHF）是沸腾换热研究的重点。由于沸腾传热过程中气泡的生长受到表面结构影响极大,改性表面的沸腾传热特性受到了研究者的广泛关注。本文通过搭建池沸腾可视化实验台,研究表面润湿性对核沸腾传热的影响。采用化学刻蚀法制备了亲水性铜表面,涂层法制备了疏水性铜表面,机械打磨法制备了光滑铜表面,并通过在亲水表面上涂抹不同大小的特氟龙涂层制备六种不同疏水面积比的混合润湿性铜表面,在常压下以去离子水为工质,对各表面进行了池沸腾实验。通过对实验数据的分析,总结了润湿性影响沸腾传热的机理。本文主要工作内容如下:（1）根据得到的沸腾曲线和传热系数曲线,分析三种单一润湿性铜表面的沸腾传热特性。结果表明,对比沸腾曲线和气泡动力学行为可以发现,在低热流密度状态下,沸腾传热主要由表面的气泡覆盖决定,疏水表面的沸腾换热效率要好于亲水表面。随着热流密度的增加,连接大气泡和壁面的水蒸气通道在强化换热中起着重要的作用。疏水表面上的气泡聚合形成气泡膜,破坏了蒸气通道,使HTC和CHF明显小于亲水表面的HTC和CHF。亲水表面的HTC可达54.85k W·m-2·K-1,是疏水表面的2.3倍。（2）通过对比各表面的沸腾曲线与传热系数曲线,发现当沸腾换热接近临界热流密度时,沸腾表面的HTC仍然增大。为了更好地评价沸腾传热效率,引入了单位过热度热流密度增长率的概念。并记录了各润湿性表面单气泡和多气泡的动态行为,研究了沸腾传热机理。结果表明,气泡行为特征与本文所提出的单位过热度热流密度增长速率具有很高的一致性。（3）在单一润湿性铜表面沸腾换热特性基础上,继续对不同疏水面积比的混合润湿性铜表面的沸腾传热特性进行池沸腾实验研究。通过绘制沸腾曲线和传热系数曲线对六种沸腾表面进行了沸腾传热性能的对比。结果表明,混合润湿性铜表面的最佳疏水面积比为39.6%,其在93.97W/cm2时接近临界热流密度状态,最高传热系数为50.23k W·m-2·K-1,CHF和最高传热系数分别比亲水表面提高了27.8%和47.56%。当疏水面积比小于39.6%时,随着疏水面积比的增大,表面的沸腾传热性能越强;当疏水面积比大于39.6%时,则相反疏水面积比越大,沸腾传热性能越差。并通过高速摄像机记录的气泡动态行为分析了混合润湿性表面的沸腾传热机理,可视化结果表明,混合润湿性铜表面的疏水区域可以降低沸腾起始点的过热度,从而促进沸腾的发生,提高其在低热流密度状态下的沸腾传热性能。而在中高热流密度下,亲水区域产生脱离频率高的气泡,并与疏水区域的气泡合并产生大气泡,从而带走更多的热量,提高了沸腾传热性能。
陈昊[7]（2020）在《水下湿法FCAW熔滴过渡过程与水环境交互作用机理的研究》文中提出水下湿法焊接技术以其低成本、可操作性强、适应程度高等优势被广泛应用于海上石油钻井平台、核电站、石油管道等近岸海洋结构的建造与维护领域。其中药芯焊丝焊接技术由于其焊接效率高且自动化程度高等优势,在深水焊接领域具有更广阔的应用前景,受到日益广泛的关注。然而由于水下湿法焊接过程直接暴露在水中,复杂的水环境会对焊接过程中的传质与传热过程产生交互作用,显着降低焊接电弧稳定性、改变熔滴过渡类型,进而直接影响焊接接头质量。关于水环境介质与焊接过程交互作用机制等领域的研究在国际上尚属空白。为此,本文揭示了水环境对整个焊接过程的影响机制,阐明了焊接气孔及氢致裂纹等常见缺陷的形成机理,并在此基础上提出改善焊接过程质量的措施与方法,对于推动水下湿法焊接技术发展具有十分重要的参考价值。本文比较了浅水环境下的焊接过程与陆上焊接的区别,分析了水环境介质对焊接过程产生的影响。借助于X射线高速摄像系统,明确了水下湿法焊接过程中电弧气囊的形成-上浮-破裂机制。揭示了电弧气囊在不同阶段的形态行为变化对电弧稳定性、熔滴过渡行为乃至焊接飞溅产生的影响机制。观察到了水下湿法焊接过程中熔池内部大量气体析出并逸出熔池的现象,并以此为切入点,分析了导致水下湿法焊接接头气孔率及扩散氢含量偏高的原因。对比了水下焊接与陆上焊接焊缝成形质量、微观组织演变以及接头力学性能的差异。总结出水下湿法焊接过程中存在的主要问题,指出高扩散氢导致的氢致裂纹增多是导致水下湿法焊接接头性能恶化的主要原因之一。研究了包括流速、流向、水温与盐度等因素变化对熔滴过渡、熔池形态及流动行为的影响规律。研究发现流速的增加会降低焊接过程的稳定性,以顺流焊接为例,随着水流速率增大至2.5m/s时,焊接飞溅的比例由4.23%增加至56%。这是由于水流推力改变了熔滴原有的受力模式,使熔滴收到的排斥力增大,导致了排斥过渡的比例增加,使部分熔滴因无法过渡进入熔池而形成的的熔滴型飞溅比例增大。同时,水流推力的存在改变了熔池的形状与位置,对焊缝成形质量造成了不良影响。在同样流速条件下,逆流施焊获得的焊缝熔宽显着减小而深宽比显着增大,其原因是逆流施焊时,水流直接作用于电弧,导致电弧进一步收缩,电流密度增大。研究发现,当焊枪与轴线夹角为36°时,熔滴最大排斥角度由150°降低至115°。说明可以通过倾斜焊枪角度,利用电弧力的水平分量抵消掉部分熔滴所受的水流推力,从而减小熔滴排斥角度,改善熔滴过渡过程,提高焊缝的成形质量。揭示了不同流速条件对焊缝接头的金相组织及性能演变的影响规律。发现由于E40钢的碳当量较高,导致其淬硬性较高,因此焊缝组织中存在较多的下贝氏体及马氏体等硬脆组织。而且,焊接接头对冷裂纹的敏感性较高,这使得其水下湿法焊接工艺参数的选择范围较窄。基于不同流速对熔滴过渡过程及焊缝组织性能影响的研究,针对碳当量为0.40wt.%的E40钢,能够进行焊接作业的流速临界值应为1.0m/s。阐明了深水高压环境对电弧气囊形态、熔滴过渡过程、熔池内部气体演变行为以及焊接接头质量的影响机理。随着水深增大,电弧燃烧的稳定性降低、短路与断弧现象出现的几率明显增加。电弧气囊与熔滴尺寸都出现了随水深增大而减小的变化趋势。电弧气囊尺寸的减小虽然在一定程度上减小了熔滴过渡受到的排斥力,但熔滴尺寸的减小显着降低了促进其过渡的自身重力。这导致了熔滴过渡时的偏离角度更大,增大了大角度排斥过渡与排斥型飞溅所占的比例。而环境压强的增加导致了熔池内析出的气体无法及时从熔池中逸出,使焊缝气孔率及扩散氢含量显着增加。当焊接水深为150m时,气孔率从由0.67%增加到8.67%,扩散氢含量由23.3ml/100g增加至66.3ml/100g。焊接接头的力学性能随水深增大显着降低,焊接气孔与裂纹是导致深水焊接接头性能与可靠性降低的主要原因。开展了提高水下湿法焊接过程稳定性及焊接质量的新型工艺探索与研究。基于电弧气囊动态的对熔滴受力影响的研究,开发了一套通过约束气囊行为,从而被动式降低熔滴受到的气体拖曳力,进而改善熔滴过渡行为的装置。该装置通过减少电弧气囊不稳定破裂导致对熔池的冲击,改善焊缝的成形质量。同时,降低电弧气囊自由上浮造成的热量散失,增加焊接有效热输入,减少硬脆相出现的比例。基于超声射流效应开发了一套能够主动控制熔滴过渡过程的辅助装置,使不稳定的熔滴排斥过渡和排斥型飞溅的比例分别降低了23%和4%;此外通过向熔池中引入超声能量,利用超声空化效应在熔池中产生大量负压空化泡,吸收金属熔体中的游离氢,有效降低了焊接气孔率及扩散氢含量;利用超声振动破碎枝晶使焊缝组织得到细化,提高了焊缝金属的力学性能。
冯东阳[8]（2020）在《不同重力条件下泡沫铜表面池沸腾传热的研究》文中认为泡沫金属作为一种常见的轻质多孔材料,在常重力条件下具有较好的沸腾传热强化效果,其中具有超亲水表面的泡沫铜的沸腾传热性能更为出众。针对航空航天工程中的微重力环境,本文采用实验方法研究了微重力条件下泡沫铜表面池沸腾的气泡动态行为与传热传质规律,利用数值模拟方法研究了泡沫铜的孔隙率、孔径尺寸以及重力水平等参数对池沸腾传热性能及气泡行为的影响。论文首先搭建了适用于落塔设备的微重力池沸腾实验平台,以氟化液FC-72为工质对微重力条件下泡沫铜表面池沸腾传热进行了实验研究。结果表明,微重力条件下的池沸腾传热存在三种典型的气泡脱离行为。相比光滑铜表面,泡沫铜表面在微重力环境下的气泡脱离频率提升,气泡脱离直径降低。相比未处理泡沫铜,超亲水泡沫铜在相同热流密度下（q≈15W/cm2）气泡脱离频率提升40%,平均气泡脱离直径降低10.1%。相比于常重力环境,进入微重力环境后实验块温度上升,沸腾传热性能恶化。对实验数据进行指数拟合,结果表明微重力结束时刻未处理泡沫铜表面的传热系数比光滑铜表面高86.1%,而超亲水泡沫铜的传热性能比未处理泡沫铜提升12.9%。对现有的多松弛伪势格子Boltzmann方法进行改进,提出联合使用热动一致性可调的粒子间作用力模型和外力项模型,优化了格子Boltzmann模型的热动一致性。采用有限差分法进行温度场的求解。对本文的格子Boltzmann模型进行了热动一致性验证,改进模型参数从而提高了模型的精确度;分别对Laplace定律、壁面润湿性和液滴蒸发的d2定律进行验证,测试了模型在模拟多相流动和相变传热方面的可靠性;对模型的网格独立性进行验证以提高模拟结果的数值精度。将泡沫铜视为多孔介质,建立多孔介质的二维物理模型,采用改进的热格子Boltzmann方法对基于介观尺度的多孔介质表面池沸腾传热过程进行研究。结果表明,相比于光滑表面,多孔介质沸腾传热性能提升了约2倍,同时扩展了沸腾表面高传热性能的热流密度范围。低孔隙率/孔径尺寸的多孔介质对气泡脱离具有更强的阻碍作用,气泡脱离频率降低,蒸气逸出速率减小,其沸腾传热性能更好,但在高热流密度条件下传热性能被严重抑制;高孔隙率/孔径尺寸的多孔介质表面传热性能较弱,但其传热性能受热流密度增大的负面影响较小。随着沸腾表面相对表面积的增加,沸腾区的真实传热系数呈下降趋势。在高孔隙率条件下（ε>89%）,主导沸腾传热性能的影响因素是传热面积而不是气泡脱离阻力。
程文[9]（2020）在《T形沟槽微结构的沸腾换热性能研究》文中指出在所有的换热方式中,沸腾换热的换热效率与传统的风冷、水冷等有着数量级的变化。在相同过热度下,可以从降低沸腾起始温度、增加热流量密度、减小散热面积等方面达到强化散热的作用。因此,从节约能源和保护换热设备的目的出发,对不同表面进行换热性能的研究有着重要的研究意义。首先,本文研究原型为四大散热管之一T形散热管,利用电火花线切割技术在紫铜表面制备了不同参数的T形沟槽表面（单尺度表面）。另外,受到蝴蝶翅膀等生物表面多尺度微结构的启发,再次利用激光打标技术在上述单尺度表面上继续构建微织构,成功制备了多尺度的T形沟槽微结构表面。同时,还制备了激光扫描表面和光滑表面,旨在研究微结构尺寸和微结构形状对换热性能的影响,并进一步探讨可能存在的换热机理。其次,借助扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜、接触角测量仪等设备来进一步表征所制备表面的特性。通过对表面性能进行测试的基础上,发现所制备表面的形貌、润湿性、粘附性、化学成分成等性能都发生改变。同时,利用典型的Wenzel和Cassie模型来解释了表面的润湿状态的原因。另外,在发现表面存在高粘性的前提下,不断增大表面液滴体积,通过表面所能悬挂的最大液滴体积来量化表面粘滞力的大小。然后,搭建一套壁面温度测量、气泡可视化和稳压稳流加热试验台,并在此基础上,实现了去离子水在不同换热表面沸腾传热的试验观测。该试验台包括温度控制系统、可视化系统、数据采集系统。其中,温度控制系统由紫铜加热棒、稳压直流电源、铜-康铜电加热棒以及密封胶、岩棉、聚四氟乙烯板,导热硅脂、铝板等组成。可视化图像采集系统主要由高速摄影机、CCD工业相机、防雾玻璃、图像处理软件、辅助电源、沸腾池装置等组成。数据采集系统由温度采集仪、K型热电偶、计算机等组成。从过热度、热流密度和换热系数等方面绘制单尺度T形表面的沸腾曲线,发现槽宽对换热效果的影响大于槽深。在相同槽深下,槽宽对换热系数的影响大小依次为0.9mm>1.2mm>0.6mm>0.3mm,分析原因是槽间距过小会阻碍液体对沟槽底部的连续补充。虽然较大的槽间距可以有效的改善上述限制,但是,当槽深和槽间距都过大时,也使气泡的合并过程受到更大的冲击,导致液体不能及时浸入到成核点,进而增大了气泡脱离频率。即间距过大或过小都会增大气泡的脱离频率,从而降低传热效率。在0.3mm<槽宽<0.9mm时,相同槽宽下,槽深较大的表面的换热效果相对较好,原因在合理的槽宽下,槽深越大,越容易达到气化核心生成所需要的温度。当表面的气泡一旦生成并顺利脱离表面,说明核态沸腾顺利的开启,所以槽深较大的表面在较低过热度时就可以顺利启动核态沸腾,进行高效换热。当槽宽为1.2mm时,槽深1.5mm表面的换热效果不如槽深0.6mm表面,分析原因是此时液体是否能够及时的对沟槽底部进行补充占据了主导地位,而换热面积的的提升占据次要地位。显然,槽深0.6mm的表面比槽深1.5mm的表面容易得到润湿,降低液体流入和气泡生成所等待的时间,提高了换热效率。另外,引入气化核心面积提升比λ1和换热面积提升比λ2两个参数,发现随着λ1的增加,换热效果出现先增大后减小的趋势,即并非可以产生气泡的面积越大,对应的换热效果就越好。当气化核心面积提升比在20%-30%时,换热效果最好。换热系数与λ2的关系不大,但当槽宽一定时,换热系数总体上与λ2成正比关系,原因是受到槽宽的限制,气泡在逸出的过程中,不能完全地与所有的固-液接触面相接触,此时计算的换热面积并不是全部的有效面积。另外,绘制单（多）尺度换热表面、光滑表面和激光扫描表面四种表面的换热曲线表明,曲线结果表示多尺度T形表面的换热效果比单尺度要好,其平均换热系数是单尺度表面的1.31倍,是光滑表面的2.38倍。激光扫描表面的换热效果最差,低于光滑表面约16%。针对上述试验结果,对多尺度表面和单尺度表面进行气泡脱离频率计算,发现前者的脱离频率较后者要高。这是因为经过两次加工后的多尺度表面存在更多的亚微米甚至纳米级的凹坑,这些结构可以为气泡成核提供更多的有利地点,进一步增加气泡成核点。同时,激光加工过的凹坑结构在数量级上的优势可以诱导液体流入成核点,从而缩短了气泡从形成到离开表面的周期。另外,对气泡在表面的状态进行观察发现:在达到饱和沸腾后,光滑表面上会连续的逸出独立的气泡,而在激光扫描表面上,相邻气泡会逐渐结合形成气膜并覆盖在表面上,上述亲气现象也正是激光表面换热系数明显低于光滑表面的原因。最后,运用现有的理论公式,分析气泡的逸出和液体的流入对微结构尺寸有不同的需求,所以,在增大气化核心面积的基础上,同时兼顾毛细力对液体的吸入作用,是提高换热效率的关键。最后,从润湿理论解释了激光扫描表面存在的疏水性是促进气泡合并的主要原因。
赵博[10]（2019）在《水下湿法FCAW熔池、气泡和电弧动态演变过程的数值分析》文中进行了进一步梳理水下湿法药芯焊丝电弧焊接（简称水下湿法FCAW）是一种操作简便、适应性好、生产效率高、成本低廉的水下工程结构制造和修复技术。在当今水下工程结构数量越来越多、体量和复杂性不断上升的趋势下,它具有良好的应用前景。但是,水下湿法FCAW工艺过程中,电弧、熔滴、气泡、熔池和水在数十毫米的狭小空间尺度内相互作用,涉及的物理和化学现象复杂,导致焊接过程稳定性差、调控困难。目前,该工艺还难以保证焊缝成形的质量和接头性能的可靠性,限制了其在重要结构制造中的应用。深入了解水下湿法FCAW工艺涉及的物理现象和过程规律,分析水下湿法FCAW过程中熔池流动与传热行为、气泡与电弧的动态演变以及电弧-气泡间的相互作用,有助于对该工艺过程的调控和优化提供理论支撑,具有重要意义。搭建了水下湿法FCAW物理过程检测平台。实时采集了水下湿法FCAW过程中的电弧电压和焊接电流波形。通过视觉检测系统拍摄了熔滴过渡、气泡动态变化以及电弧状态的高帧率图像。使用热电偶检测了工件的热循环曲线,提出了改进的红外测温系统。获得了典型工艺条件下的焊缝成形。基于上述实验数据,初步分析了水下湿法FCAW工艺过程的特点以及水环境对其的影响。从热传导的角度,综合考虑水下湿法FCAW过程中水环境对电弧的压缩以及对工件表面散热的影响,利用有限元分析软件SYSWELD,建立了水下湿法FCAW热传导过程的数值分析模型,计算了水环境中的工件温度场。上述模型计算的焊缝熔合线尺寸与实验结果吻合良好。分析了水深和水流速度对水下湿法FCAW焊接热过程的影响规律,预测了不同水深和水流速度情况下的焊接温度场。考虑水下湿法FCAW 工艺过程中电弧热、电弧压力、工件热损失条件和熔滴冲击现象的差异,建立了该工艺过程熔池流动与传热过程的三维瞬态模型,定量分析了其熔池行为以及熔池所受的热力作用。结果表明,水下湿法FCAW的熔滴动量较大,可推动熔池流体较强烈地向下运动。但由于熔滴过渡周期较长,前后熔滴对熔池流动和热量传递的影响难以叠加。水下湿法FCAW过程中,熔池纵截面存在从电弧下方先朝下、再向后的环流,对维持和增加熔深起主要作用;同时,熔池上表而存在由电弧中心先朝外、再向后的环流,这对维持和增加熔宽有重要影响。水下湿法FCAW工件表面的对流换热对工件冷却起主要作用,限制了水下湿法FCAW的熔宽。在所采用的模型中,熔渣对熔池流动和热分布的影响有限。建立了水下湿法FCAW焊接电弧与气泡动态演变过程的数值模型,获得了不同时刻水下电弧热流和电流的分布状态以及气泡的瞬态变化过程,定量分析了水下湿法FCAW焊接电弧与气泡之间的相互作用机制。结果表明,每个周期内包裹电弧的气泡会经历“长大-底部收缩-缩颈分离”三个阶段的动态演变过程,模型预测的不同时刻气泡的形态与高速摄像机检测结果基本吻合。药芯受热反应释放的气体在电弧中电离、解离产生等离子体,在电弧电磁场作用下,持续高速地流向工件表面,是维持气泡笼罩住电弧的关键因素。气泡的水平半径发生收缩时,首先使电弧外围的低温区域宽度减小,再逐渐依次压缩较高温度的区域。气泡体积和形态的变化对电弧中心电流密度较高区域的影响不明显。预测气泡的形态和体积对电弧的热传导加热作用和电弧剪切力分布有一定影响,但对电弧压力分布和电子逸出传热的影响较小。
二、Dynamic Behavior of Bubble Interface During Boiling（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Dynamic Behavior of Bubble Interface During Boiling（论文提纲范文）
（1）液滴撞击热壁面流态演变及传热特性研究进展（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 实验研究 |
| 2.1 流体力学特性测试 |
| 2.2 传热特性测试 |
| 3 数值模拟研究 |
| 3.1 网格离散方法 |
| 3.2 无网格离散方法 |
| 4 解析理论研究 |
| 4.1 流-固耦合分析 |
| 4.2 流-固-热耦合分析 |
| 5 结论 |
（2）固体颗粒对池沸腾换热的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 池沸腾传热简介 |
| 1.2.2 固体颗粒沸腾传热研究进展 |
| 1.2.3 颗粒撞击气泡研究进展 |
| 1.2.4 液滴撞击表面研究进展 |
| 1.2.5 Janus颗粒研究进展 |
| 1.3 现有研究工作的不足 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 液滴撞击不同润湿性颗粒的运动特性 |
| 2.1 不同润湿性颗粒的制备及表征 |
| 2.1.1 不同润湿性颗粒的制备 |
| 2.1.2 不同润湿性颗粒的表征 |
| 2.2 液滴碰撞实验装置 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 液滴碰撞Janus颗粒疏水侧的行为特征 |
| 2.3.2 液滴碰撞Janus颗粒亲水侧的行为特征 |
| 2.3.3 液滴碰撞Janus颗粒亲疏水分界线的行为特征 |
| 2.4 液滴在Janus颗粒不同表面的受力 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 Janus颗粒与气泡相互作用的动力学研究 |
| 3.1 颗粒表面的制备及表征 |
| 3.2 实验系统及装置 |
| 3.3 不同润湿性颗粒受力分析 |
| 3.3.1 不同润湿性颗粒撞向气泡过程中受力 |
| 3.3.2 不同润湿性颗粒碰撞过程中受力 |
| 3.3.3 Janus颗粒旋转过程中受力 |
| 3.3.4 Janus颗粒滑入气泡过程中受力 |
| 3.4 不同Janus颗粒粒径行为动态过程 |
| 3.5 不同润湿性颗粒在h=40 mm的行为动态特性 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 不同润湿性颗粒池沸腾传热特性研究 |
| 4.1 不同润湿性颗粒的制备及表征 |
| 4.2 实验与数据处理 |
| 4.2.1 实验系统 |
| 4.2.2 过程及方法 |
| 4.2.3 数据处理及误差分析 |
| 4.3 实验结果与分析讨论 |
| 4.3.1 颗粒润湿性对沸腾传热的影响 |
| 4.3.2 层数对不同润湿性颗粒沸腾传热的影响 |
| 4.3.3 二次沸腾的解释 |
| 4.3.4 气泡周期及可视化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（3）钇钡铜氧（YBCO）超导带材二次冲击恢复过程的模拟及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 超导限流器概述 |
| 1.2.1 超导限流器的功能 |
| 1.2.2 超导限流器的分类与比较 |
| 1.2.3 超导限流器的技术挑战 |
| 1.3 电阻型超导限流器 |
| 1.4 电阻型超导限流器冷却系统 |
| 1.5 超导带材冲击恢复研究 |
| 1.5.1 自身结构对恢复特性的影响 |
| 1.5.2 排布方式对恢复特性的影响 |
| 1.5.3 气泡相关研究 |
| 1.6 YBCO超导带材冲击恢复过程中的主要科学和技术问题 |
| 1.7 本文的主要工作 |
| 2 YBCO超导带材盘式限流单元局部典型小孔结构沸腾CFD模型 |
| 2.1 液氮池沸腾简介 |
| 2.2 CFD模型建模 |
| 2.2.1 网格模型建模 |
| 2.2.2 VOF模型 |
| 2.2.3 Fluent模型设置 |
| 2.3 参数监测及后续分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 一次与二次冲击恢复过程模拟结果分析 |
| 3.1 一次冲击与二次冲击模拟 |
| 3.2 气相云图对比 |
| 3.3 气相体积分数对比 |
| 3.4 温度及横向温差对比 |
| 3.5 热流密度及传热系数对比 |
| 3.6 液氮射流有效性分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 一次与二次冲击恢复过程实验结果分析 |
| 4.1 实验台介绍 |
| 4.1.1 冲击实验容器 |
| 4.1.2 大电流冲击系统 |
| 4.1.3 数据采集系统 |
| 4.1.4 可视化系统 |
| 4.2 一次冲击与二次冲击实验 |
| 4.3 电数据 |
| 4.4 温度数据 |
| 4.4.1 YBCO超导带材R-T特性曲线 |
| 4.4.2 实验与模拟温度曲线对比 |
| 4.4.3 一次冲击与二次冲击温度曲线对比 |
| 4.5 可视化图像 |
| 4.5.1 一次冲击恢复过程可视化图像 |
| 4.5.2 气泡滞留状态下二次冲击恢复过程可视化图像 |
| 4.5.3 温度未完全恢复状态下二次冲击恢复过程可视化图像 |
| 4.5.4 超导态未恢复状态下二次冲击恢复过程可视化图像 |
| 4.6 恒定电流冲击实验结果分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 本文主要创新点 |
| 5.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间主要的研究成果 |
（4）高压功率器件用相变冷却介质两相流的放电特性与机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 相变冷却在功率器件中的研发与应用 |
| 1.2.2 高压大功率IGBT器件绝缘的薄弱环节 |
| 1.2.3 两相流的绝缘特性以及两相流运动受电场的影响 |
| 1.3 现有研究中存在的主要问题 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 两相流绝缘实验及分析方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 两相流绝缘实验装置的设计 |
| 2.2.1 装置结构及参数 |
| 2.2.2 两相流产生及控制方法 |
| 2.2.3 蒸汽环境控制及其绝缘实验 |
| 2.2.4 装置的光学测量集成方案 |
| 2.3 两相流放电测量方法 |
| 2.3.1 IEC 60270局部放电实验系统 |
| 2.3.2 任意电压波形绝缘实验平台及光路耦合实验方案 |
| 2.4 两相流流体特征评估方法 |
| 2.4.1 气泡流流动路径分析 |
| 2.4.2 液流特征分析以及气泡特征参数测量 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 经流两相流对局部放电的影响机制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 工频交流电压下经流两相流的放电特性 |
| 3.2.1 放电特性对比 |
| 3.2.2 电场对经流两相流流动路径的影响分析 |
| 3.3 非均匀场中的气泡动力分析及运动特性分析 |
| 3.3.1 气泡的场致力分析 |
| 3.3.2 气泡运动模型 |
| 3.3.3 气泡内的电场强度分析 |
| 3.3.4 气泡流动路径分析 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 两相流放电特性及机制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 工频交流电压下两相流的放电特性 |
| 4.2.1 气泡流特征 |
| 4.2.2 放电特性及其统计特性分析 |
| 4.3 两相流放电相位特征的计算方法 |
| 4.3.1 一维气泡运动解析模型 |
| 4.3.2 气泡流放电相位特征计算方法 |
| 4.4 两相流放电相位特征计算方法验证 |
| 4.4.1 单级性偏置工频交流电压下的两相流放电特性 |
| 4.4.2 单级脉冲电压下的两相流放电特性 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 两相流影响下的沿面放电特性及机制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 气泡影响下的固-液介质界面放电特性 |
| 5.2.1 单极性偏置交流电压下气-固界面沿面放电特性 |
| 5.2.2 累积气泡界面放电特性 |
| 5.2.3 自由气泡界面放电特性 |
| 5.3 气泡影响下的介质界面放电机制 |
| 5.3.1 FC-72蒸汽与陶瓷界面的放电起始条件 |
| 5.3.2 累积气泡界面放电机制 |
| 5.3.3 自由气泡界面放电机制 |
| 5.4 4.5kV FRD芯片在相变冷却环境中的绝缘评估 |
| 5.4.1 空气中FRD芯片的绝缘特性 |
| 5.4.2 浸没式相变冷却环境下FRD芯片的绝缘特性 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）磁场对水的表面张力及其沸腾特性的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 强化沸腾换热研究现状 |
| 1.2.1 水基表面活性剂溶液研究 |
| 1.2.2 纳米流体研究 |
| 1.2.3 磁化水的物性及其沸腾换热特性研究 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.3.1 现有研究存在的问题 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 第2章 表面张力及表面张力系数 |
| 2.1 表面张力与表面张力系数 |
| 2.1.1 表面张力系数 |
| 2.1.2 表面张力的影响因素 |
| 2.2 表面张力的测定方法 |
| 2.2.1 毛细管上升法 |
| 2.2.2 吊片法 |
| 2.2.3 悬滴法 |
| 2.2.4 滴体积法 |
| 2.2.5 最大气泡压力法 |
| 2.2.6 差分最大气泡压力法 |
| 2.2.7 本文所使用的的白金板法 |
| 2.3 表面张力的数值计算方法 |
| 2.3.1 SPH方法 |
| 2.3.2 CSF模型求解 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 磁场对水的表面张力系数的影响 |
| 3.1 基本实验装置及实验条件设置 |
| 3.2 磁化时长对表面张力系数的影响 |
| 3.3 磁场强度对表面张力系数的影响 |
| 3.4 不同磁化条件下磁化水的记忆效应 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 磁化水壁面池沸腾特性研究 |
| 4.1 实验装置 |
| 4.2 不同热流密度下磁化水的沸腾气泡特性 |
| 4.3 不同磁化水的沸腾特性研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 磁化水底面池沸腾特性研究 |
| 5.1 实验装置 |
| 5.2 磁化水在圆形加热膜上的沸腾 |
| 5.3 磁化水在矩形加热膜上的沸腾 |
| 5.4 磁化水在纺锤形加热膜上的沸腾 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（6）微结构表面沸腾换热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 池沸腾分区及机理 |
| 1.3 强化沸腾传热技术 |
| 1.3.1 表面形态 |
| 1.3.2 表面形貌 |
| 1.3.3 表面特征 |
| 1.4 润湿性表面研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 可视化池沸腾实验系统 |
| 2.1 池沸腾实验系统 |
| 2.1.1 沸腾池 |
| 2.1.2 测试系统 |
| 2.1.3 加热系统 |
| 2.1.4 图像拍摄系统 |
| 2.1.5 冷凝系统 |
| 2.2 热电偶的标定 |
| 2.3 系统热损失 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 单一润湿性表面沸腾换热特性研究 |
| 3.1 实验前的准备 |
| 3.2 实验步骤 |
| 3.3 实验系统的验证 |
| 3.4 数据处理 |
| 3.5 实验结果与讨论 |
| 3.5.1 沸腾传热特性 |
| 3.5.2 不同沸腾状态下的动态气泡行为 |
| 3.5.3 单气泡行为分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 疏水面积比对混合润湿性表面沸腾换热影响研究 |
| 4.1 混合润湿性表面的制备 |
| 4.2 实验前准备 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 沸腾换热特性 |
| 4.3.2 不同沸腾状态下的气泡动态行为 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（7）水下湿法FCAW熔滴过渡过程与水环境交互作用机理的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 水下焊接方法的分类 |
| 1.3 水下湿法焊接传质过程的研究现状 |
| 1.3.1 焊接气囊行为的研究 |
| 1.3.2 熔滴过渡行为的研究 |
| 1.3.3 焊接飞溅行为研究 |
| 1.3.4 熔池流动行为的研究 |
| 1.4 水环境对水下焊接过程影响的研究现状 |
| 1.4.1 水深的影响 |
| 1.4.2 水流的影响 |
| 1.4.3 水质的影响 |
| 1.5 水下湿法焊接材料的研究现状 |
| 1.6 国内外文献综述的简析 |
| 1.7 本文的研究内容 |
| 第2章 试验设备、材料及方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验设备与平台 |
| 2.2.1 水下湿法焊接设备及过程 |
| 2.2.2 焊接电信号与焊接过程影像同步采集 |
| 2.2.3 高压深水环境模拟系统 |
| 2.2.4 水流环境模拟系统 |
| 2.2.5 超声辅助熔滴控制及焊接系统 |
| 2.3 试验材料 |
| 2.4 试验分析测试方法 |
| 2.4.1 热影响区热循环测试 |
| 2.4.2 扩散氢含量测试 |
| 2.4.3 微观组织表征 |
| 2.4.4 力学性能测试 |
| 第3章 水下湿法FCAW电弧稳定性与传质特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 水下湿法焊接电弧气囊现象及电弧稳定性 |
| 3.3 水下湿法焊接熔滴过渡特点 |
| 3.3.1 熔滴过渡过程及分类 |
| 3.3.2 电弧气囊行为对熔滴受力的影响 |
| 3.4 水下湿法焊接熔池流动行为 |
| 3.4.1 熔池形状特征 |
| 3.4.2 熔池内气体逸出行为 |
| 3.5 水下湿法焊接焊缝成形及组织特征 |
| 3.5.1 焊缝成形质量 |
| 3.5.2 焊缝微观组织 |
| 3.5.3 接头力学性能 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 水流、水温与盐度对焊接过程的影响机理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 水流环境对焊接过程的影响 |
| 4.2.1 试验参数设计 |
| 4.2.2 水流对电弧稳定性和熔滴过渡行为的影响 |
| 4.2.3 水流对焊缝及熔池形貌的影响 |
| 4.2.4 水流对焊缝微观组织及力学性能的影响 |
| 4.3 水温对熔池形状及流动行为的影响 |
| 4.4 水中盐度对熔滴过渡的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 静水压力对水下湿法焊接过程的影响机理 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 水深对焊接电弧稳定性及熔滴过渡的影响 |
| 5.2.1 深水湿法焊接可行性分析 |
| 5.2.2 水深对焊接电弧稳定性的影响 |
| 5.2.3 水深对熔滴过渡过程的影响 |
| 5.3 深水湿法焊接工艺研究 |
| 5.3.1 水深对焊缝成形质量的影响 |
| 5.3.2 水深对焊缝微观组织构成的影响 |
| 5.3.3 水深对焊缝力学性能的影响 |
| 5.4 深水湿法焊接常见缺陷及其产生机理的研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 熔滴过渡过程及扩散氢含量控制的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于电弧气囊约束的熔滴过渡控制方法的研究 |
| 6.2.1 电弧气囊形态约束罩体的设计 |
| 6.2.2 电弧气囊调控对电弧稳定性及熔滴过渡的影响 |
| 6.2.3 电弧气囊调控对焊缝成形及微观组织的影响 |
| 6.3 基于超声辅助水下湿法焊接熔滴过渡过程控制的研究 |
| 6.3.1 超声辅助熔滴过渡控制机理的研究 |
| 6.3.2 超声振动辅助对熔池流动及熔滴过渡影响的研究 |
| 6.3.3 超声振动辅助除氢及其机理的研究 |
| 6.3.4 超声辅助对焊缝成形与组织性能的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）不同重力条件下泡沫铜表面池沸腾传热的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 微重力条件下的池沸腾实验研究 |
| 1.2.2 伪势格子Boltzmann方法的发展与改进 |
| 1.2.3 池沸腾的格子Boltzmann方法模拟研究 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 变重力池沸腾实验装置及方法 |
| 2.1 实验系统设计 |
| 2.1.1 落塔与落舱设备 |
| 2.1.2 沸腾腔体与保温装置 |
| 2.1.3 加热系统 |
| 2.1.4 数据采集系统 |
| 2.1.5 可视化系统 |
| 2.2 实验块设计 |
| 2.2.1 热电偶与加热管的布置 |
| 2.2.2 泡沫铜改性处理及其与实验块的连接 |
| 2.3 实验方法与步骤 |
| 2.4 数据处理与误差分析 |
| 2.4.1 实验数据处理 |
| 2.4.2 误差分析 |
| 2.5 实验装置验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 不同重力条件下泡沫铜表面池沸腾传热的实验研究 |
| 3.1 池沸腾传热的动态气泡行为 |
| 3.1.1 气泡脱离行为分析 |
| 3.1.2 泡沫铜对气泡行为的影响 |
| 3.1.3 泡沫铜表面润湿性对气泡行为的影响 |
| 3.1.4 气泡动力学分析 |
| 3.2 池沸腾的传热特性 |
| 3.2.1 泡沫铜对传热特性的影响 |
| 3.2.2 泡沫铜表面润湿性对传热特性的影响 |
| 3.2.3 重力对传热特性的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 耦合温度场的多松弛伪势格子Boltzmann模型 |
| 4.1 改进的多松弛伪势格子Boltzmann方法 |
| 4.1.1 多松弛格子Boltzmann方法 |
| 4.1.2 改进的耦合压力伪势模型 |
| 4.2 求解温度场的有限差分法 |
| 4.3 模型可靠性验证 |
| 4.3.1 热动一致性验证 |
| 4.3.2 Laplace定律验证 |
| 4.3.3 壁面润湿性验证 |
| 4.3.4 液滴蒸发的d~2定律验证 |
| 4.3.5 网格独立性验证 |
| 4.4 物理模型与模拟条件 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 亲水泡沫铜表面池沸腾传热的格子Boltzmann方法模拟 |
| 5.1 光滑表面与多孔介质表面的池沸腾模拟结果分析 |
| 5.1.1 池沸腾阶段分析 |
| 5.1.2 沸腾传热性能对比 |
| 5.1.3 流场与温度场对比 |
| 5.2 多孔介质结构参数对池沸腾传热的影响 |
| 5.2.1 孔隙率对池沸腾传热的影响 |
| 5.2.2 孔径尺寸对池沸腾传热的影响 |
| 5.2.3 传热性能综合评价 |
| 5.3 重力对池沸腾传热的影响 |
| 5.4 基于热管的泡沫铜强化气液相变传热装置 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）T形沟槽微结构的沸腾换热性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 沸腾换热基础 |
| 1.2.1 沸腾换热理论基础 |
| 1.2.2 气泡动力学 |
| 1.2.3 沸腾换热机制模型 |
| 1.3 沸腾换热的国内外研究现状 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 样件制备和试验系统的搭建 |
| 2.1 换热表面制备方法 |
| 2.2 试验材料和设备 |
| 2.3 换热表面的制备 |
| 2.3.1 微结构类型简述 |
| 2.3.2 制备过程 |
| 2.4 试验系统的搭建 |
| 2.5 试验步骤及相关参数计算 |
| 2.5.1 试验准备和步骤 |
| 2.5.2 傅里叶公式 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 换热表面的性能测试和分析 |
| 3.1 表面形貌和化学组成 |
| 3.1.1 表面形貌 |
| 3.1.2 表面化学成分 |
| 3.2 润湿性的分析 |
| 3.2.1 润湿性理论 |
| 3.2.2 润湿性的机理分析 |
| 3.3 表面的粘附性和量化计算 |
| 3.4 化学稳定性测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 沸腾换热试验 |
| 4.1 可行性验证与主要误差分析 |
| 4.1.1 可行性验证 |
| 4.1.2 主要误差分析 |
| 4.2 沸腾曲线 |
| 4.2.1 微结构尺寸的影响 |
| 4.2.2 换热面积的影响 |
| 4.2.3 微结构形状的影响 |
| 4.3 气泡动力学分析 |
| 4.4 气泡脱离频率分析 |
| 4.5 沸腾换热机理分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论及创新点 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（10）水下湿法FCAW熔池、气泡和电弧动态演变过程的数值分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 选题意义 |
| 1.2 水下焊接研究概况 |
| 1.2.1 水下干法电弧焊 |
| 1.2.2 水下激光焊 |
| 1.2.3 水下摩擦焊 |
| 1.2.4 水下湿法焊接 |
| 1.3 水下湿法FCAW研究概况 |
| 1.3.1 水下湿法FCAW工艺的特点 |
| 1.3.2 水下湿法FCAW工艺过程的调控与改善 |
| 1.4 水下焊接过程数值模拟的研究概况 |
| 1.4.1 水下焊接热传导及应力变形 |
| 1.4.2 水下局部干法焊接排水过程 |
| 1.4.3 水下焊接电弧 |
| 1.5 当前研究存在的问题及本文主要工作 |
| 第2章 水下湿法FCAW物理过程检测 |
| 2.1 水下湿法FCAW物理过程检测平台 |
| 2.1.1 焊接实验单元 |
| 2.1.2 电参数实时采集单元 |
| 2.1.3 视觉检测单元 |
| 2.1.4 红外测温装置 |
| 2.1.5 热电偶测温装置 |
| 2.2 气泡动态行为 |
| 2.3 熔滴过渡及电弧行为 |
| 2.4 焊缝成形尺寸及特征 |
| 2.5 红外测温装置的改进 |
| 2.6 热电偶测温结果 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 水下湿法FCAW热传导过程的数值模拟 |
| 3.1 水下湿法FCAW热传导数值模型 |
| 3.1.1 计算区域及网格划分 |
| 3.1.2 控制方程及求解方法 |
| 3.1.3 边界条件和初始条件 |
| 3.1.4 相变的计算方法 |
| 3.1.5 FCAW热源模型 |
| 3.1.6 水下湿法FCAW模型的优化 |
| 3.1.7 工件热物性参数 |
| 3.2 计算结果与讨论 |
| 3.2.1 水下湿法FCAW与陆上FCAW温度场的差异 |
| 3.2.2 水深对水下湿法FCAW焊接的影响 |
| 3.2.3 水流速度对水下湿法FCAW焊接的影响 |
| 3.3 实验验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 水下湿法FCAW熔池流动与传热过程的数值模拟 |
| 4.1 水下湿法FCAW熔池流动与传热模型 |
| 4.1.1 计算区域及网格划分 |
| 4.1.2 VOF模型 |
| 4.1.3 控制方程组 |
| 4.1.4 熔渣设置 |
| 4.1.5 动量方程源项 |
| 4.1.6 边界条件 |
| 4.1.7 焊接工艺参数及材料热物性参数 |
| 4.2 熔池受热受力分布 |
| 4.3 熔滴冲击过程 |
| 4.4 熔池动态演变 |
| 4.5 熔渣的影响 |
| 4.6 实验验证 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 水下湿法FCAW电弧与气泡动态演变过程的数值模拟 |
| 5.1 水下湿法FCAW电弧及气泡的特点 |
| 5.2 水下湿法FCAW电弧及气泡数值模型 |
| 5.2.1 模型的简化与假设 |
| 5.2.2 计算区域 |
| 5.2.3 气—水两相界面的“VOF+Level-Set”耦合处理 |
| 5.2.4 控制方程组 |
| 5.2.5 电磁场耦合方程组 |
| 5.2.6 边界条件 |
| 5.2.7 求解流程与电弧产热的修正 |
| 5.2.8 PISO数值算法 |
| 5.2.9 水下电弧的物性参数 |
| 5.3 模拟结果与分析 |
| 5.3.1 电弧气泡形貌的动态演变 |
| 5.3.2 气泡动态演变的实验验证 |
| 5.3.3 电弧及气泡内的流场分析 |
| 5.3.4 电弧温度场动态过程 |
| 5.3.5 电弧热流密度与电流密度 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间已发表的论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
四、Dynamic Behavior of Bubble Interface During Boiling（论文参考文献）
- [1]液滴撞击热壁面流态演变及传热特性研究进展[J]. 陈华,喻昌鲲,阮晓辉,彭钰航,王燕令. 低温与超导, 2022
- [2]固体颗粒对池沸腾换热的影响[D]. 彭家略. 华北电力大学(北京), 2021
- [3]钇钡铜氧（YBCO）超导带材二次冲击恢复过程的模拟及实验研究[D]. 金诗奇. 浙江大学, 2021(09)
- [4]高压功率器件用相变冷却介质两相流的放电特性与机制研究[D]. 莫申扬. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [5]磁场对水的表面张力及其沸腾特性的影响研究[D]. 刘剑术. 山东大学, 2021(12)
- [6]微结构表面沸腾换热特性研究[D]. 李耘衡. 西南科技大学, 2021(08)
- [7]水下湿法FCAW熔滴过渡过程与水环境交互作用机理的研究[D]. 陈昊. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [8]不同重力条件下泡沫铜表面池沸腾传热的研究[D]. 冯东阳. 东南大学, 2020
- [9]T形沟槽微结构的沸腾换热性能研究[D]. 程文. 长春理工大学, 2020(01)
- [10]水下湿法FCAW熔池、气泡和电弧动态演变过程的数值分析[D]. 赵博. 山东大学, 2019