多孔介质沸腾可视化

实验

多孔介质结构设计

• 上下分离式设计，使用一个加热元件，在不同的结构中沸腾。
• 结构
  
  • 开放结构
  • 孔网络结构（PN type）：可以观察到不同pore之间气泡的融合以及液体的补充
  • 柱阵列结构（Pillar type）：气泡穿过约束结构的方式；不同的气泡约束方式
  • 交错柱阵列结构（Staggered Pillar type）
  • Y字形结构（Y type）:仿照真实金属泡沫pore body切面形状
  • 孔板结构（Cross type）：观察孔板结构对气泡行为的影响

实验工况

1. 点热源

   • 点热源的实现：微加热器
   • 压力的测量：微型压力传感器
   • 测量参数
   • 气泡动力学：不同热流密度、不同PPI下，气泡形态，脱离半径（体积），气泡速度以及是否存在卡阻现象；结构产生的压力扰动对气泡生长的影响。
   • 流体结构： 观察多孔介质结构表面是否存在液膜（replenishment），以及液膜的典型厚度，是否随PPI和气泡运动速度而变化，高PPI（小尺寸结构）时入侵方式的演化。
   • 实验装置设计图
     

2. 线热源

   • 在多孔介质模型底部插入加热棒
   • 实验装置设计图
     

3. 面热源

   • 在多孔介质背后使用加热板，均匀沸腾

4. 无热源
   使用哈弗泵，以一定速率注入空气（于沸腾蒸汽生成速率相当），对比蒸汽与非蒸汽的流动区别。

实验系统设计

1. 温控水箱
   需要使用一水箱，预先将实验用液体加热到接近饱和
   一种可能的方案是使用温控仪+加热带+热电偶，将加热带缠绕在容器壁面，使用热电偶监控。弊端是要分开购买零件，不方便；优点是可以定做水箱，在容器底部打孔，通过虹吸控制流量。
   2019.08.16计划：

   • 水箱采用玻璃材质，尺寸为 高150×宽60×长60，底部打孔5.1mm用于穿过小玻璃管作为管接头，淘宝购买；
   • 管接头为外径5mm玻璃管，目前实验室就有，用玻璃胶粘贴在定制的孔上即可也可能使用宝塔头或其他管接头，则需淘宝购买；
   • 管子采用耐热软管，内径5mm，实验室现有。如没有则在淘宝购买；
   • 加热器，使用带PID的一体加热管，尺寸100*40（约），在淘宝购买；
   • 流量计，可使用淘宝购买的，也可使用类似王涛使用的；

2. 加热电源
   考虑使用固纬电子的电源。明天（2019.09.02）去找chengxiao师兄咨询电源事宜，然后打电话给销售询问。
   理想的电源应该具有：

   • 至少24V的直流输出
   • 至少3个通道输出不同的电压
   • 功率在90w以内
   • 可以输出实时的电压、电流到电脑。

3. 加热棒
   淘宝购买的加热棒，需要提前确定电阻的线性性