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本文以高速列车IGBT、航天航空载运工具和高热流密度电子设备散热为研究背景,对微细尺度平行通道内低沸点工质流动沸腾进行实验和理论研究。研究内容包括:流动沸腾中流型和流型间转换,换热特性和换热模型,不稳定流动对多通道内流动沸腾摩擦压降的影响,并分别对主要流型间转换,换热机理和摩擦压降建立数学模型,提出相应的预测关联式。流动沸腾实验中,随干度的上升依次观察到泡状流,塞状流,搅拌流,液塞流和环状流,并通过可视实验,对相邻流型间的转换机理进行理论分析。实验数据表明,塞状流中活化核心密度随沸腾数增长的速度大于泡状流中增长速度,从而提出泡状流-塞状流转换判据。通过与其他学者的判别式和数据比较,本文中的判别式对泡状流-塞状流转换有较好的预测能力。在微通道流动沸腾换热实验中,相同质量流速的换热系数随干度的增大呈“马鞍”型曲线。结合可视观察,“马鞍”型曲线的两个顶点和凹点分别为塞状流,环状流初期和搅拌流。由于环状流初期较易发展到烧干状态,导致温度骤升,塞状流更适用于高热流密度设备的散热。因此基于薄液膜蒸发,Marangoni效应和微尺度的影响,建立塞状流传热模型,并提出塞状流相变吸热量的表达式和塞状流蒸发系数对Li-Wu换热关联式修正。通过与732个塞状流换热数据比较,修正的换热关联式对微通道内流动沸腾塞状流换热系数预测的误差为25.41%,表明较好的预测结果。通过对比单通道与多通道内流动沸腾摩擦压降发现,在相同干度范围内多通道内压降大于单通道内压降,但多通道内的压降变化范围小于单通道内的压降变化范围。结合可视观察和实时压降记录,多通道内的不稳定流动现象比单通道内更为明显,而且多通道内实时压降更高,波动范围更大。因此基于不稳定流动中气塞的生长特性,建立气塞生长的能量守恒方程,得到气塞界面生长速度,并提出不稳定流动摩擦因子。基于平行多通道中通道数量和通道长径比对不稳定流动的影响,提出结构因子。结合不稳定流动摩擦因子和结构因子,对均相流摩擦压降关联式进行修正,提出适用于多通道流动沸腾的摩擦压降关联式。与实验数据比较,修正的关联式对微细多通道内流动沸腾的摩擦压降预测误差为17.09%,证明较好的预测性。