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中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院于大利教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組與城市大學(xué)的研究人員合作，開(kāi)發(fā)了一種瞬態(tài)3D計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模型來(lái)研究液體-水熱管在各種非均勻載荷下的蒸汽流動(dòng)和傳熱。該研究發(fā)表在《核能年鑒》上。

熱管是利用工作流體的相變來(lái)實(shí)現(xiàn)高通量傳熱的高效傳熱裝置。與傳統(tǒng)金屬相比，熱管的傳熱效率提高數(shù)十倍甚至數(shù)百倍。因此，熱管在需要高密度傳熱的各個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，包括小型固態(tài)反應(yīng)堆核心的熱量輸出、輻射散熱器、聚變反應(yīng)堆偏濾器和先進(jìn)電子元件。

在這項(xiàng)研究中，研究人員使用FLUENT軟件開(kāi)發(fā)了3D瞬態(tài)熱管模型。通過(guò)將其結(jié)果與均勻和非均勻加熱條件下獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，對(duì)該模型進(jìn)行了驗(yàn)證。對(duì)比顯示錯(cuò)誤率高達(dá)4.73%。

該模型首次利用數(shù)值方法觀測(cè)了非均勻加熱條件下熱管毛細(xì)區(qū)域的周向流動(dòng)特性。

此外，研究人員還研究了絕熱段的長(zhǎng)度、加熱功率和加熱范圍在以不同方式加載時(shí)如何影響熱管的熱工水力特性。

他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加熱功率增加或絕熱段長(zhǎng)度減少時(shí)，熱管啟動(dòng)速度更快。他們證明降低圓周加熱范圍不會(huì)改變啟動(dòng)時(shí)間。

另外，水平方向的加熱功率不均勻，導(dǎo)致墻上溫度最高的點(diǎn)向功率最高的點(diǎn)傾斜。另一方面，當(dāng)熱管受熱均勻時(shí)，壁上的溫度最低。

于大利教授表示：“我們的研究結(jié)果為高型熱管的進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)提供了寶貴的理論支持和分析工具。”

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