marc-2019-Experimental study of the dryout of a 2D heat-generating model porous medium

文献阅读笔记 实验文章

2019
marc part, paul duru

本文阅读目的：
主要是关注一下实验文章的写法以及实验结果的分析方法。

abstract

工质，工况（流量&热流），两种现象；
现象1：即热前缘后退到加热区上界；（齐头并进型）
现象2：单根加热棒膜态沸腾，整体仍存在两相流动；（单点突破型）
识别了8种流型；

这种相变似乎还满常见的。不知道能不能通过方程描述一下；现在又是怎么描述的呢？

introduction

• 首先讲在核工业中，dryout的重要性（第一段）；
• 然后由dryout引出DHF（第二段）；
• 讲相关的模型：
  
  • Lipinski's pioneering 1D approach；
  • 推广：基于描述多孔介质物性的关联式；动量方程改进；非平衡方程等；
• 讲相关的实验
  
  • 3d particle bed，两个缺点：不方便测量热学量和可视化困难；
  • a recent review on two-phase flows in very permeable porous media
• 讲文本研究方法，方法的优势（优势即创新点 问题是，这种方法的文章已经很多了啊）。

experimental set-up and protocol

• 尺寸：
  
  • 通道高度3mm
  • 圆柱直径2mm，交错排列（staggered arrangement），略不整齐
  • 通道宽度约1.3mm
• 描述了一下为什么这个解构可以作为碎片床（debris bed）的对应物（counterpart）：该模型可被归类于经典文献:Réalisation de micromodèles pour l’étude des écoulements polyphasiques en milieux poreux中的“micromodels”。
• 温度测量不确定度
• 加热方式，光源和相机
• 实验工况（温度）和物性
• 流量控制：设备和标定等
• 步进加热策略&结果不确定度

experimental results

flow regimes

加热区：随着加热功率的提高，由核态沸腾开始，然后转变为剧烈沸腾（an intense boiling regime），然后沸腾区域被限制在加热元件周围（很近的一层水膜）中，孔隙中蒸汽流通。

加热区下游（上方）：
气泡流（bubbly flow）；气泡合并产生气塞（slug）；发现某种脉冲（pulsed）流态，这种流态中，圆柱和前后板之间存在液膜，此处液膜受蒸汽流扰动产生波状扰动（wavy-like perturbation）并可能与附近的液膜相连产生液体桥。

dryout

• 低流量：dryout区出现在加热区下游。dryout前沿出现在最顶部（最下游），之后向上游缓慢移动，到达稳定位置后该处温度迅速上升，产生肉眼可见的dryout。
• 高流量：dryout发生在加热元件上，此处发生模态沸腾（film boiling）。蒸干不离开原地，很难被肉眼观察， 但是能明显反映在温度上。某个元件的dryout不一定引起附近的原件dryout，dryout会离散的发生。
• 低流量下的蒸干可以认为是由于进入系统的液体全部相变引起，因此可以用如下公式计算：
  $$\begin{equation} DHF_{vap} = G_lC_{p.l}(T_{sat}-T_i) + G_l\Delta H_{vap} \end{equation}$$
  但是高流量下局部蒸干的DHT就会较上式计算值显著偏低。
  不移动的（non-propagating）dryout区域，定域化的dryout

discussion and conclusion

这一部分比较长，也不是简单的一段罗列几个观点就结束了

首先简要总结下本文（一段）

我们的优势（一句），我们的突出结论（一句），这发现的意义（一句）。

具体总结本文的发现

两种dryout模式，以及其产生的原因（不同之处）
从第二种dryout模式出发，讨论原有模型的适用性，并考虑推导一个基于局部沸腾危机（模态沸腾）的模型。

关于局部热平衡的验证

In particular, the assumption of local thermal equilibrium (i.e. equal macro-scale temperatures for all phases) is certainly questionable. The experimental setup may be used to further investigate this point by making available pore-scale data.