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随着能源问题的加剧,强化换热领域的研究引起了学者们的重视。热管技术是一种新型的强化换热技术,其工作原理是利用管内相变传递热量,具有超导热性。通过对水和氟利昂在热管内的相变换热特性进行研究,可拓宽热管在常温与低温领域的应用,为换热强化技术提供新的思路。本文将复杂的相变行为转化为气液两相间的质量与能量交换,编写控制方程中的质量、能量源相并通过UDF导入,建立了基于VOF模型的气液相变模型,分别对水及氟利昂R134a、R404a在重力热管内的相变换热行为进行了仿真模拟,并与实验相对照。主要研究内容及结论如下:(1)模拟了水在重力热管内的相变换热过程,得出了表征相变行为的气相体积分数云图以及不同工况下热管外壁面的温度分布,分析了温度分布规律以及模拟存在误差的原因。模拟误差在8%以下,说明本文建立的相变模型是可行的,且精度较高。(2)研究了蒸发段加热功率及充液率对水工质重力热管换热性能的影响。研究表明,在模拟的工况范围内,热管的整体热阻随加热功率的增大而减小,随充液率的增大而增大;基于气相体积分数云图分析了造成上述变化规律的原因,并针对热管的强化换热提出了相关建议。(3)模拟了氟利昂R134a、R404a在重力热管内的相变换热行为,得出了热管外壁面的温度分布情况,并对其等温性进行了对比分析;研究了蒸发段加热功率对氟利昂热管换热性能的影响。研究表明,在模拟的加热功率范围内,热管的整体热阻随加热功率的增加而减小,且R404a热管的热阻小于R134a热管;两种热管均具有良好的等温性,R404a热管的等温性优于R134a热管。(4)对水与氟利昂在重力热管内的相变换热行为进行了对比。研究表明,加热功率为100W时,以水为工质的热管整体热阻是R134a热管的1.67倍,R404a热管的2.35倍;氟利昂在热管内的沸腾行为与水有显著的不同,水工质沸腾过程中沿蒸发段壁面上生成了更大的气泡或更厚的气膜,增加了重力热管的热阻。