【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及沸腾传热领域，具体涉及一种基于沸腾曲线的液冷流道沸腾起始点（onb）判别方法。
技术介绍
1、为了保证大功率器件的正常运行，微空间高效散热已经成为传热领域的热点问题。其中，微通道具有较高的面体比和换热效率，其流动换热特性受到各国学者的关注。作为通道内单相与两相流动的分界点，沸腾起始点（onset of nucleate boiling，onb）前后流动与传热特性均发生了很大变化。因此，准确确定沸腾起始点（onb）对研究微通道沸腾传热规律和微空间散热器设计具有重要的意义。池沸腾和流道内流体沸腾都是分阶段发展的，但不同的地方在于，池沸腾的阶段性主要体现在时间上，而流道沸腾的阶段性主要体现在空间位置上，即沿着流道沿程发生阶段性的变化。这主要是因为流道外接动力泵，流道内的流体处于强迫对流状态。过冷流体从流道进口流入，在外接动力泵的驱动下，沿着流道沿程流动，且在流动过程中吸收从加热面传递来的热量，温度逐渐升高，流体含气率的也逐渐升高。在池沸腾过程中，可分为以下几个阶段：1自然对流区2核态沸腾区（孤立气泡区和汽块区）3过渡沸腾区4稳定的膜态沸腾区。而沸腾起始点正是区分自然对流区和核态沸腾区的临界点。而在流道沸腾过程中，可分为以下几个阶段：1液体对流换热区2表面（过冷）沸腾区3饱和核态沸腾区4双相强制对流换热区5干涸后的换热区6蒸汽对流换热区。流道沸腾起始点是区分液体对流换热区和表面（过冷）沸腾区的临界点，此时受热管道内流动的液体开始出现汽泡，并脱离管壁进入主流，由于气泡的产生与脱离，会扰乱近壁面的液体，使得流道换热系数提升。通
技术实现思路
1、技术问题：本专利技术的目的是提供一种基于沸腾曲线的液冷流道沸腾起始点（onb）判别方法，该方法能够在不需要监视流道内两相流体流型的前提下，准确判断出沸腾起始点（onb）在流道沿程发生的位置，且能得到沸腾起始点（onb）发生时的热流密度大小，为评估液冷流道沸腾散热系统的性能提供了帮助。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：基于沸腾曲线的液冷流道沸腾起始点（onb）判别方法，包括以下步骤：
3、（1）制定液冷流道沸腾散热系统设计方案；
4、（2）对制定的散热系统设计方案，利用fluent软件建立有限元仿真模型；
5、（3）利用有限元仿真模型进行计算，得到液冷流道沿程的热流密度数据、流道沿程的壁面过热度数据和流道内气体体积分数截面云图；
6、（4）使用上述数据，绘制出流道沿程沸腾曲线图，曲线斜率突然增大的点（该测温点处曲线斜率增大为上一测温点处曲线斜率的两倍及以上）即可认为是沸腾起始点，该点出现越靠前，则沸腾散热器传热性能越好；
7、（5）与流道内气体体积分数截面云图作分析对比。
8、进一步的，所述步骤（1）的具体步骤为：
9、制定液冷流道沸腾散热系统设计方案，包括沸腾散热器的尺寸与物性参数，热源的类型、尺寸、位置与物性参数，内部液冷流道形状与尺寸，传热介质的物性参数。
10、进一步的，所述步骤（2）的具体步骤为：
11、根据步骤（1）中的设计方案，通过ansys的scdm模块建立有限元仿真所需的几何模型，划分好流体域和固体域，确定好边界条件命名；将几何模型导入网格划分软件中进行网格划分前处理；将网格文件导入fluent中，进行多项流动，物质转换，流体运动粘度方程、模型能量方程的设定与选择，定义材料参数、求解器、求解相关参数的输入与设置，设定合理的流道沿程测温点，包括流道表面的测温点与散热器表面的测温点。
12、进一步的，所述步骤（3）的具体步骤为：
13、根据散热系统的设计载荷，设定模型计算的初始条件。将计算得到的结果导入cfdpost模块中进行后处理，获取液冷流道沿程的热流密度数据、流道沿程的壁面过热度数据和流道内气体体积分数截面云图。
14、热流密度按下列公式计算：
15、
16、式中，为通道沿程第i个位置点处的热流密度；为通道沿程第i个流道表面测温点的温度；为通道沿程第i个散热器表面测温点的温度；为散热器材料的导热系数；为流道表面到散热器表面的距离。
17、壁面过热度按下列公式计算：
18、δ
19、式中，δ为通道沿程第i个位置点处的壁面过热度；为通道沿程第i个流道表面测温点的温度；为流动工质的饱和温度。
20、进一步的，所述步骤（4）的具体步骤为：
21、使用步骤（3）中获得的液冷流道沿程的热流密度数据、流道沿程的壁面过热度数据，以热流密度为y轴，壁面过热度为x轴，绘制流道沸腾曲线，曲线斜率显著增大的点即可认为是沸腾起始点，该点出现越靠前，则沸腾散热器更早进入两相传热。
22、进一步的，所述步骤（5）的具体步骤为：
23、将绘制好的流道沸腾曲线与步骤（3）中获得的流道内气体体积分数截面云图进行分析对比，判别该方法的准确性。
24、本专利技术基于沸腾曲线的液冷流道沸腾起始点（onb）判别方法，通过绘制以热流密度为y轴，壁面过热度为x轴的流道沸腾曲线，由通过监视流道内两相流体流型转换成观察流道沸腾曲线的斜率变化来判别沸腾起始点（onb）的发生。采用此判别方法，不仅能准确判断出沸腾起始点（onb）在流道沿程发生的位置，且能得到沸腾起始点（onb）发生时的热流密度大小，为评估液冷流道沸腾散热系统的传热性能提供了帮助。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.基于沸腾曲线的液冷流道沸腾起始点（ONB）判别方法，其特征在于，由通过监视流道内两相流体流型转换成观察流道沸腾曲线的斜率变化来判别沸腾起始点（ONB）的发生位置。
2.根据权利要求1所述的基于沸腾曲线的液冷流道沸腾起始点（ONB）判别方法，其特征在于，以热流密度为y轴，壁面过热度为x轴绘制流道沸腾曲线。
3.根据权利要求1所述的基于沸腾曲线的液冷流道沸腾起始点（ONB）判别方法，其特征在于，流道沸腾曲线的斜率突增点（该测温点处曲线斜率增大为上一测温点处曲线斜率的两倍及以上）即可认为是沸腾起始点（ONB）。
【技术特征摘要】
1.基于沸腾曲线的液冷流道沸腾起始点（onb）判别方法，其特征在于，由通过监视流道内两相流体流型转换成观察流道沸腾曲线的斜率变化来判别沸腾起始点（onb）的发生位置。
2.根据权利要求1所述的基于沸腾曲线的液冷流道沸腾起始点（onb）判别方法，其特征在于，以...
【专利技术属性】
技术研发人员：李春泉，林宏锋，阎德劲，李彩林，冯亮，徐家宸，何文景，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。