科学岛团队在热管内相变传热方面取得研究进展

近日，中国科学院合肥物质院核能安全所余大利副研究员项目组与香港城市大学Chin Pan教授合作，在热管内部相变换热三维数值研究方面取得新进展，并作为共同通讯作者在核领域知名学术期刊《核能年鉴》（Annals of Nuclear Energy）发表成果。

热管是一种高效的传热元件，它利用工质的相变传热实现超过传统金属几十上百倍的传热效率，可应用于固态微小反应堆堆芯热量导出、辐射散热器、聚变堆偏滤器、以及现代电子元器件等高密度热输运领域。

研究人员基于FLUENT(流体仿真软件)开发了一款三维瞬态热管模型，模型对比了均匀加热和非均匀加热条件下的实验数据，误差最高仅有4.73%，并且模型首次观察到在非均匀加热条件下热管吸液芯处的周向流动特性。研究人员分析了热管在非均匀负荷条件下，绝热段长度、加热功率、加热范围对热管热工水力特性的影响，结果表明：提高加热功率或减短绝热段长度对于热管启动时间有着显著的降低，然而周向加热范围的减少对于热管启动所需时间影响不大；此外轴向加热功率的非均匀性会导致壁面最高温度偏向于最大功率处，相同功率条件下，热管均匀加热时壁面温度最低。研究结果为高参数热管技术的研发提供了理论支撑与分析工具。

图1 热管工作原理与计算结果