中文摘要：

低温流体传热中的热声振荡现象是一个特殊的热流体现象。对其机理的研究有助于低温流体冷却系统的应用设计。本研究将以液氮和超流氦的沸腾传热过程中所伴随的压力振荡和温度振荡为研究对象，通过多种测量手段的应用，如压力振荡测量，温度振荡测量和可视化等，来对热声振荡进行测量。同时将采用非线性分析方法对振荡过程进行分析，建立合理的物理模型和数学模型。对液氮和超流氦在周期加热条件下的传热情况的研究将有利于进一步对超导磁体的实际冷却情况的理解。通过对狭窄通道中的沸腾传热的研究将揭示狭小空间对低温流体沸腾传热和热声振荡的影响。通过对过冷态超流氦的沸腾传热的研究将揭示各组份超流氦，常流氦和气氦，在热声振荡中的作用及振荡过程中的能量输运机理。通过本研究最终找到有效消除或者抑制对低温系统运行不利的热声振荡，使低温系统稳定持续地工作，同时可视化方法在低温传热中的应用是一个新的尝试。

结论摘要：

低温传热过程中的振荡现象，包括温度和压力振荡，甚至伴随着声波的振荡，这些现象的出现可能会对冷却系统的正常工作带来一定的影响。在本项目中，以低温冷却系统常用的液氮及超流氦为研究对象，对伴随在低温传热中的热声振荡现象及能量输运机理进行了研究。在研究中，采用对传热过程中的温度振荡、压力振荡及可视化测试等方法进行了系统测量；并对振荡过程运用非线性分析方法进行了详细分析。通过对液氮在狭小空间和毛细管中传热过程的研究，获得了这些结构尺寸大小对传热过程的影响；同时研究了液氮在小尺寸管道中的流动与传热特性，为液氮在高温超导磁体的冷却应用打下基础；通过对超流氦传热过程的研究揭示了其波动传热的机理，发现常用的描述超流氦传热的Gorter-Mellink传热公式并不适合于对瞬态传热过程的描述，在超流氦的瞬态传热过程中，应该采用整套二流体模型和量子涡旋线方程对传热过程进行描述。在本研究中，采用数值计算对超流氦二流体模型实现了从一维到三维空间的传热过程的描述，展示了热波快速传热和拟扩散传热的共存，揭示了热波的反射和衍射特性，并获得了与实验结果较好的吻合。