并联分离式重力热管的数值仿真与试验研究

冀丽娜，张 伟，林永辉

（天津城建大学 能源与安全工程学院，天津 300384）

近些年来，热管技术在节能和热回收等领域取得了许多突破性进展[1-3].究其原因，是因为热管中工作介质相变时产生的大量汽化潜热，其相对导热系数可达105数量级，远远超过常规金属材料的传热能力.这些新进展为强化传热技术开辟出新的技术方向.事实上，被普遍使用的重力热管的传热过程甚为复杂，受到诸如几何尺寸、工质特性、边界条件等多种因素的影响和制约，在其中某个因素变化时，热管内工质的流态及传热机制也随之发生改变.目前关于热管性能较为通行的研究方法是数值计算结合实验研究.

随着CFD 仿真技术的日益成熟，大量研究人员通过建立仿真模型分析了热管内部复杂的气液相变现象，为热管传热特性的分析和结构优化提供了有效的技术手段.由于热管内部复杂的传热流动特性，对NS 方程的求解往往只能分析热管内部流速、温度与换热效果之间的关系，而不能解释其关系的形成原因.热力学第二定律揭示了能质衰减的本质，对复杂相变换热的分析提供了研究工具[4-6]. Abbassi 等[7]分析了Poiseuille-Benard 流动中的熵产分布，发现在壁面处的流体换热最为剧烈，同时熵产数最大，而主流区的能质耗散量几乎为零.黄晶琪[8]研究了热虹吸管启动过程的非稳态熵产特性规律，发现传热和相变熵产数的变化明显且趋势相似，所占总熵产的比重也较大，揭示了热管……