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《多尺度仿生交錯(cuò)潤濕性表面沸騰傳熱性能及機(jī)理》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、多尺度仿生交錯(cuò)潤濕性表面沸騰傳熱性能及機(jī)理BoilingHeatTransferPerformanceandMechanismofBiomimeticMulti-scaleInterlacedWettabilitySurface作者姓名：王現(xiàn)寶專業(yè)名稱：農(nóng)業(yè)機(jī)械化工程指導(dǎo)教師：張成春副教授學(xué)位類別：工學(xué)碩士答辯日期：2015年6月3日本文受以下項(xiàng)目資助1.國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目：基于犬舌舌背微結(jié)構(gòu)的仿生表面液膜蒸發(fā)換熱性能研究（編號(hào)：51106062）摘要多尺度仿生交錯(cuò)潤濕性表面沸騰傳熱性能及機(jī)理摘要沸騰傳熱在諸
2、多換熱技術(shù)中具有最強(qiáng)的換熱性能。提高沸騰傳熱的熱流密度或減小沸騰所需要的過熱度來強(qiáng)化池沸騰傳熱，對(duì)于提高能源的有效利用，減小換熱表面的面積或換熱器的體積，縮減工程投資等具有重要的意義。本文受納米布沙漠甲蟲背部交錯(cuò)潤濕性結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，提出了一種新型仿生多尺度交錯(cuò)潤濕性表面,并制備了試驗(yàn)樣件。應(yīng)用試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究了多尺度仿生交錯(cuò)潤濕性表面的沸騰傳熱性能及汽泡生長脫離規(guī)律。首先，在納米布沙漠甲蟲背部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其潤濕特性文獻(xiàn)分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并制備仿生交錯(cuò)潤濕性表面。在紫銅基底上經(jīng)線切割加工出不同尺寸
3、的微正方柱結(jié)構(gòu)，通過接觸角測試驗(yàn)證了經(jīng)線切割加工后的紫銅表面的親水性。將微結(jié)構(gòu)的上表面定義為上層，側(cè)面及溝槽底面定義為下層，在不同尺寸微結(jié)構(gòu)的不同層添加疏水的納米結(jié)構(gòu)（化學(xué)沉積硝酸銀）制備多尺度仿生交錯(cuò)潤濕性表面。其次，開展了低熱流密度段內(nèi)的仿生表面飽和核態(tài)池沸騰換熱性能試驗(yàn)研究。利用設(shè)計(jì)的可視化飽和池沸騰試驗(yàn)測試系統(tǒng)，測試了兩種微結(jié)構(gòu)尺度下四種潤濕性表面的換熱性能，分析了不同潤濕性表面對(duì)沸騰換熱性能的影響。發(fā)現(xiàn)仿生交錯(cuò)潤濕并表面具有更強(qiáng)的沸騰換熱性能，微結(jié)構(gòu)尺寸相同時(shí)，其沸騰換熱系數(shù)最大為微結(jié)構(gòu)表面的1.8倍
4、，為全納米結(jié)構(gòu)表面的1.47倍。應(yīng)用圖像采集及處理系統(tǒng)，開展了不同表面沸騰起始時(shí)成核地點(diǎn)、汽泡生長特點(diǎn)及穩(wěn)定沸騰時(shí)汽泡脫離頻率的研究，分析了不同潤濕性表面對(duì)汽泡成核、生長及脫離的影響。結(jié)果表明，仿生交錯(cuò)潤濕性表面能夠增強(qiáng)對(duì)流換熱及汽泡的移動(dòng)，增加相變過程中質(zhì)量的傳遞效率。4然后，應(yīng)用試驗(yàn)試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的L9(3)正交表，開展了強(qiáng)化表面領(lǐng)域四種因素（有無納米結(jié)構(gòu)、槽寬、肋寬和深度）下各三種水平在單一輸入功率下的沸騰換熱試驗(yàn)，測量了不同表面在穩(wěn)定沸騰狀態(tài)下的換熱系數(shù)。通過對(duì)9種表面換熱系數(shù)的極差分析，發(fā)現(xiàn)影響沸騰換
5、熱性能的因素由強(qiáng)至若依次為：有無納米結(jié)構(gòu)、槽寬、深度和肋寬。最后，應(yīng)用數(shù)值模擬對(duì)比分析了仿生交錯(cuò)潤濕性表面和其它表面汽泡生長情I吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文況。結(jié)果表明在微結(jié)構(gòu)的存在限制了汽泡的生長，使汽泡直徑較光滑表面小。仿生上親下疏表面汽泡生長速率最大，其次依次為上下均疏水表面、仿生上疏下親表面、上下均親水表面及光滑表面。關(guān)鍵字：仿生表面，交錯(cuò)潤濕性，飽和池沸騰，汽泡動(dòng)力學(xué)IIABSTRACTBoilingHeatTransferPerformanceandMechanismofBiomimeticMulti-sc
6、aleInterlacedWettabilitySurfaceABSTRACTBoilingheattransfertechnologyhasthebestperformanceofheattransferinmanyheattransfertechnologies.Itissignificanttoimprovetheheatfluxordecreasesuperheatdegreetoenhancethepoolboilingheattransferforimprovementoftheefficientu
7、seofenergy,reductionofheatexchangerofheattransfersurfacearea,andsavingengineeringinvestment.InspiredbytheNamibDesertbeetleback’sstructure,thispaperproposesanovelbiomimeticmultiwettabilitysurfacestructure,andprocessesthetestsampleswithinterlacedwettabilitysur
8、face.Theboilingheattransferperformanceandtheruleofbubblegrowtharestudiedthroughexperimentsandnumericalsimulations.Firstofall,throughreviewingtheliteraturesregardingtheNamibDesertbeetlebackstruct
