微重力池沸腾中生长气泡周围细观流动与传热机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11372327
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    98.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0907.微纳尺度流动与界面流动
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Focusing on nucleate pool boiling phenomenon, a single-bubble-boiling model with accurately temporal and spatial location will be adopted in the present project. Experiments with different orientation of the heating surface both in normal gravity on Earth and in short-term microgravity utilizing the Beijing Drop Tower will be performed. Observation data of bubble shape and its growth, departure, and movement obtained in the experiments will be used to reveal the meso-structures of local flow and heat transfer around the growing bubble and their influences on the performance of heat transfer. Elaborate measurements of local temperature distribution on the heating surface underneath the growing bubble will be used to re-construct 3D transient fields of temperature and heat flux inside the solid wall, and to reveal the influence of transient heat conduction with periodical absorption and release of heat on boiling heat transfer. The data will be helpful for understanding the coupling action between bubble thermal dynamical behavior and local heat transfer, the evolvement of micro-liquid-film underneath the growing bubble in boiling process. Integrating theoretical analysis and numerical simulation into the study, the results will be used to reveal the mechanism of boiling heat transfer from the meso-scale, to deepen the understanding of boiling heat transfer and related flow phenomena, to promote the development of boiling heat transfer theory.
针对核态池沸腾现象,采用时-空精确定位的单气泡沸腾模型体系,通过地面常重力和落塔短时微重力实验,获得常重力条件下不同的加热面安装方位和微重力条件下池沸腾现象中气泡形态及其生长、脱落、运动等热动力学行为的测试数据,揭示环绕气泡周围的细观流动与传热结构特征及其对传热性能的影响机制;获得单气泡底部加热面局部温度分布的精细观测数据,通过数值反演重构加热器内部三维温度场及热流场,揭示固壁瞬态导热与周期性蓄热对传热性能的影响机制,认识气泡热动力学与局部热量传输过程耦合作用以及气泡底部微液膜演化特征,揭示微液膜蒸发机制及固壁热容对沸腾传热性能的影响机制。结合理论分析与数值模拟研究,从细观层次上揭示沸腾传热机理,加深对沸腾传热与相关流动现象的理解,推动沸腾传热理论的发展。

结项摘要

本项目采用单气泡沸腾模型,通过数值模拟和不同重力条件下的实验观测,研究了低热流条件下的核态池沸腾传热现象特征及其规律。在实验方面,成功研制了单气泡池沸腾实验用集成微加热器,通过脉冲电加热局部过热方法可实现单气泡激发及其生长的时-空精确定位,便于实验观测;提出并细致研究和验证了集成微加热器局部温度传感器与主加热器温度测量的“同步”标定技术,利用同一次实验过程中调整液池温度器件的实验数据标定集成微加热器局部温度传感器与主加热器温度输出信号,可以避免加热历史冲击的影响,获得精确的温度实测结果;将集成微加热器成功应用于地面常重力、落塔短时微重力和空间长期微重力单气泡沸腾和常规池沸腾实验,观测到不同重力条件下的气泡热动力学特性及相应传热性能,获得了微重力条件下单气泡生长过程中生长气泡底部加热面上局部温度分布的精细观测数据,通过数值反演重构加热器内部三维温度场及热流场,为揭示环绕气泡周围的细观流动与传热结构特征及其对传热性能的影响机制提供了可靠的实验依据。同时,构建了包括加热固壁内部的瞬态热传导及其周期性的蓄-放热效应对气泡热动力学行位的影响在内的数值模型,编制了相应的数值仿真计算软件,对不同重力条件下的FC-72单气泡池沸腾现象进行了数值模拟,分析了生长气泡周围局部对流与传热结构特征,揭示固壁瞬态导热与周期性蓄热对传热性能的影响机制,探讨了沸腾传热现象中的重力标度规律。本项目研究从细观层次上探讨了沸腾传热机理,加深了对沸腾传热与相关流动现象的理解。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(19)
专利数量(0)
Influence of heater thermal capacity on bubble dynamics and heat transfer in nucleate pool boiling
加热器热容量对核池沸腾中气泡动力学和传热的影响
  • DOI:
    10.1016/j.applthermaleng.2014.11.080
  • 发表时间:
    2015-09
  • 期刊:
    Appl. Thermal Eng.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang L;Li ZD;Li K;Li HX;赵建福
  • 通讯作者:
    赵建福
Numerical simulation of bubble dynamics and heat transfer with transient thermal response of solid wall during pool boiling of FC-72
FC-72池沸腾过程中固体壁瞬态热响应的气泡动力学和传热数值模拟
  • DOI:
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.12.061
  • 发表时间:
    2015-05
  • 期刊:
    Int. J. Heat Mass Transfer
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li ZD;Zhang L;赵建福;Li HX;Li K;Wu K
  • 通讯作者:
    Wu K
微重力池沸腾过程中的气泡热动力学特征研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    力学与实践
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴克;赵建福;李会雄
  • 通讯作者:
    李会雄
Influence of heater thermal capacity on pool boiling heat transfer
加热器热容量对水池沸腾传热的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    J. Comput. Multiphase Flows
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张良;李震东;李凯;李会雄;赵建福
  • 通讯作者:
    赵建福
Nucleate Pool Boiling Heat Transfer on a Micro-Pin-Finned Surface in Short-Term Microgravity
短期微重力下微针翅片表面核池沸腾传热
  • DOI:
    10.1080/01457632.2016.1200377
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
    HEAT TRANSFER ENGINEERING
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Zhang YH;Zhao JF;Wei JJ;Xue YF
  • 通讯作者:
    Xue YF

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其他文献

部分重力条件下气液两相流型研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    国内,工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵建福;解京昌;林海;胡文瑞;Ivanov AV;Belyaev AYu
  • 通讯作者:
    Belyaev AYu
Two-phase flow patterns in a square micro-channel.
方形微通道中的两相流模式。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Thermal Science
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    赵建福;刘刚;李斌
  • 通讯作者:
    李斌
微重力池沸腾中的气泡和传热行为数值模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    空间科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    易天浩;陈超越;雷作胜;赵建福
  • 通讯作者:
    赵建福
短时间微重力池沸腾换热及其临界热流密度机理
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘斌;孔新;魏进家;张永海;赵建福;杨扬
  • 通讯作者:
    杨扬
深冷环路热管瞬态数值仿真研究
  • DOI:
    10.16329/j.cnki.zrht.2018.04.014
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    载人航天
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何发龙;杜王芳;赵建福;陈跃勇;何江;张红星;苗建印
  • 通讯作者:
    苗建印

其他文献

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赵建福的其他基金

多重力场深低温多相热传输系统失稳机制与抑制方法研究
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    11972040
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  • 批准年份:
    2017
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  • 项目类别:
    联合基金项目
不同重力单气泡池沸腾中的流动与传热研究
  • 批准号:
    10972225
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    面上项目
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  • 批准号:
    10202025
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    青年科学基金项目

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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