泡沫金屬圓管內沸騰傳熱的數值模擬

孫 斌，崔彬彬，梁 超

(東北電力大學 能源與動力工程學院，吉林 吉林 132012)

多孔泡沫金屬是一種以金屬為基體并含有一定數量、一定尺寸孔徑、一定孔隙率的金屬材料［1］。對于開孔泡沫金屬，其互通的網狀結構有著極大的面容比，使得固體與流經的液體有著極好的接觸換熱，因此傳熱效率大大提高，成為眾多學者的研究對象［2－11］。

Simone Mancin［2］對空氣通過具有不同PPI和滲透率的泡沫金屬進行了實驗研究，并給出了壓降關聯式。趙長穎［3］等對填充泡沫金屬圓管中流動沸騰傳熱現象進行了實驗研究，研究表明泡沫金屬圓管中傳熱系數是光滑管中的三倍。徐治國［4］等對燒結有厚度為30 mm高孔隙率通孔銅泡沫的水平表面的池沸騰進行實驗研究，并采用高速攝像儀對泡沫表面的汽泡生長形貌進行了可視化研究。Brahim Madani［5］以正戊烷為工質，實驗研究了管壁處燒結泡沫金屬的沸騰傳熱現象。胡海濤［6－7］等實驗研究了泡沫金屬對制冷劑－油混合物在水平管內流動沸騰傳熱系數和壓降的影響，并開發制冷劑－油混合物通過泡沫金屬的壓降預測關聯式。朱禹［8］等采用Mixture多相流模型對泡沫金屬內液體流動沸騰進行的模擬研究。孫碩［9］等分別對填充5PPI和10PPI泡沫金屬的圓管中R410A流動沸騰兩相流壓降特性進行了實驗研究，開發了適用于填充泡沫金屬內徑13.8 mm圓管中的流動沸騰的壓降關聯式。李盈海［10］等對空氣在金屬泡沫管內的強制對流換熱進行了二維數值模擬，發現金屬泡沫管的努塞爾數隨孔隙率的減小或孔密度的增加而增大，且隨流體和固體導熱系數比值的減小而增大;金屬泡沫管的強化換熱效果十分明顯，但其壓降遠大于光管。……