微纳米尺度流动与传热-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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微纳米尺度流动与传热

项目名称：微纳米尺度流动与传热
项目类别：国家杰出青年科学基金
批准号：50825603
申请代码：E0603
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2009-01-01-2012-12-31

项目负责人：徐进良
负责人职称：教授
依托单位：华北电力大学
批准年度：2008

中文摘要：

主要成绩有1)采用分子动力学和连续介质力学耦合模型，发现了滑移长度守恒原则及边界条件的绝对性与相对性；2）提出了热边界层再发展概念强化微尺度传热，得到实验验证；3）发现了微尺度相变传热的"微时间尺度效应"、微汽泡爆炸现象及三区传热规律；4）研究了微尺度两相流流型，发现了帽式泡状流等新的流型结构，提出了新的转换准则；5）发现了脉冲热管的热力型脉动、两类汽泡位移曲线及毛细管弯头处汽泡破裂现象及机制；6）提出了微热驱动泵可移动边界两相流模型及新的泵送准则。五年来以通讯作者发表SCI收录论文34篇，SCI他引124次，SCI单篇最高引用31次。担任The Open Thermodynamics J.的编委、IASME Transactions杂志的特邀编辑及11个国际杂志的论文评阅人。三次在国际会议上作特邀报告。获国家科技进步三等奖及教委科技进步二等奖等5项，申请国家专利10件等。

中文主题词：微纳尺度；跨尺度；相界面；控制；理论

英文摘要：

micro/nanoscale；multiscale；multiphase interface；control；theory

英文主题词： micro/nanoscale；multiscale；multiphase interface；control；theory

结论摘要：

在微纳米尺度控制多相界面是挑战性难题，低雷诺数层流流动为相界面控制提供了理论依据。本项目创新性工作如下原创种子气泡传热原理与技术针对硅微系统沸腾起始点温度高、相间热力学非平衡性等难题，原创种子气泡传热原理与技术在脉冲电压激励下，在微通道液体中施加种子气泡，释放过热液体存储的热量，降低热力学非平衡性。种子气泡能够 (a) 触发沸腾,大幅降低微通道沸腾起始点温度,为避免启动烧毁提供了新的原理和方法；(b)稳定流动和传热,大幅降低流量漂移和热应力；(c) 传热调控及强化，改变脉冲电压频率可调控强化传热幅度，为微系统提供了崭新的主动控制手段。微乳液生成及控制机理进行了圆柱坐标和双球坐标间的相互转化，给出了流函数精确理论解，确定了4种流型，研究了各几何及物性参数对线性系数的影响，分析了复合液滴在圆管中运动的稳定性。研究了同轴串联毛细管微流控，数值模拟了多重co-flows生成复合液滴的过程，发现了2种复合液滴的产生模式，提出轻度偏心的流动系统可稳定微乳液。跨尺度相界面控制针对相变传热管存在“气在中心，液在管壁”相分布导致的厚液膜阻碍传热，原创了相分离型相变传热管，申请了国际专利，实现了“气在管壁，液在中心”的薄液膜传热模式。实现了跨微米—毫米—米3个尺度的数值模拟，揭示出流型协同强化传热机理。较早在国际上捕捉到多相界面控制问题，可能形成多相流研究新分支。共发表论文50篇,在Applied Physics Lett., Applied Energy, Physics of Fluids等权威国际期刊上发表论文30篇，申报国际专利1项，获得国内发明专利授权6项。项目负责人担任科技部973项目首席科学家，获批“低品位能源多相流与传热”北京市重点实验室。在国际和国内学术会议上作特邀报告14次，广泛开展了高水平国际交流与合作。 ASME会刊J. Therm. Sci. Eng.主编Jensen教授在Int. J. Heat Mass Tran., 2010,53:2347及Int. J. Multiphas. Flow,2011,37:84中指出“如何控制微通道沸腾传热不稳定性的研究在公开文献中报道极少，徐等提出的采用微通道上游种子气泡激励是有效的控制手段之一”等。结合前期研究，“微纳尺度多相流动与传热传质的基础研究”SCI他引900多次，获得教育部自然科学一等奖。

成果综合统计