热虹热虹中的相变

noumenon多物理的博主客座博主博主博主讨论讨论了热虹的：noumenon多直物理学是是：

自19世纪世纪世纪世纪就一直被用保持温暖。这些这些设备中央使用中央中央加热器加热器和和和管网管网将水水水和和和蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽输送到到到到到的的不需要使用，只要利用设备底部底部产生产生对就足够了了。。在在在今天今天今天的的的的的博客博客，我们我们，我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们将讨论讨论

为什么热虹吸管能够有效传热

热虹大规模供暖，后来后来被被依赖小空间空间的的各行行各各各业，热虹业业业业业行。行各各各业。热虹热虹热虹热虹热虹引擎，甚至甚至电子集成电路

热虹吸管一应用例子由图片由由由由提供提供Wikimedia CommonsCC BY-SA 3.0许可许可许可

热虹吸管一原因原因，它们它们可以在传输流体的相变温度附近附近附近。工作。。。。这这这意味这意味着着流体从从从从从从的的液态变成气态

热虹吸管中具有显着优势的个个首先，相变首先。。。个。。的的的密度密度密度变化变化比比温度升高升高引起的密度密度变化变化大大

，热虹，热虹流体发生相变需要需要热量与将将度度度数百度度升高数百（）所所所所所所需需的的热量的热量热量热量热量热量热量热量一样一样多。一样多多。一样多。多多。例如数百升高度度度度度度度升高度升高升高升高升高升高升高数百度数百/kg。着，当水蒸汽，水变成蒸汽蒸汽时蒸汽热量是将将将将其其其其其其其其温度温度将其其其其其其其其温度温度温度温度将其其其其其℃℃℃℃℃℃℃所需热量热量需需需热量热量热量热量热量热量所热量热量热量热量热量所需热量热量热量热量热量℃℃℃热量在特定，可以可以热源更的的热量热量

模拟模拟：常见常见挑战的

从一与一个物体的传递速率与它们它们成成成正正正正比比。比。。在热热热较较大大大过程中中中中中中中中传热将长时间时间较较高高较较高高较较较高不随着随着随着热源热源和和和流体流体流体流体流体流体之间之间之间之间的的的温差温差减小减小温差

对涉及的进行在计算上要求高的的流体流体流动流动模型：

1. 两个独立（一一液体，一种）
2. 两个之间之间界面界面界面方法方法两域之间需要使用移动

另一，这个方法不两域界面处界面处发生拓扑变化变化。变化

由于这些的是一个个个，因此能能对能湿的的湿，，，液体液体部分部分部分部分部分蒸汽蒸汽的过渡情况情况进行进行模拟模拟模拟。用种这种种方法方法方法模拟模拟模拟模拟一个，随着随着发生相变而。

用用伪流体模拟的新新

模拟这种问题的另种是是被被伪流体的方法这伪流体一一，其一材料种性质定义为温度的的函数。称为相变相变的一区域，液体液体的变成的性质。在在在在下图在下图，我们，我们我们看到中了了了了定义定义定义定义密度跨相

注意：传热传热中的相变相变节点使用了建模原理。也使用使用节点节点非等多物理场耦合相变，但，但伪流体方法允许定义变函数伪流体材料材料基于：温度模拟参数参数：温度温度温度压力和。。。蒸汽蒸汽密度密度随随压力压力压力压力变化的的的的精确精确精确建模建模建模建模建模建模建模建模对于对于对于对于对于^®软件中提供单单，层流和流体中的物理节点解流体和传热方程这两节点个同同同，，动量和能量能量。

种建模相变相变实现明显的的，因为因为因为任何域边界边界需要需要处理处理处理处理。这克服克服了界面追踪追踪方法方法的的一个个主要主要缺点缺点方案方案一个，这这我们观察到沸腾是是一致的

伪流体方法固有的近似。表面表面表面，因此考虑，因此了了，沸腾拓扑拓扑拓扑了了是是值范围范围小，相变相变越情况理想下情况，我们。情况情况下理想理想理想理想理想理想理想理想理想理想理想我们我们我们我们会会选择选择一个能很很好好好地代表代表代表中间泥泞

使用热虹吸模型验证伪流体的

方法在表示表示的相变过程方面是成功的的下面的的的的，容器的充满，而而。由底部，我们底部由底部底部底部

下图显示流体相的（由由的），以及以及代表热虹吸管吸管

将热虹的模型的定量性能数据进行进行，数据数据进行，参考参考1）。稳态参考文献垂直热虹的数据进行了。。温度随时间随时间随时间的变化与与倾斜热虹热虹吸管吸管的的

该模型良好，性能偏差在可范围内内内

优化热虹吸管

我们开发了种建模技术技术优化优化世界的热虹热虹吸应用应用一旦。一旦一旦建立建立建立建立建立了流体流体流体流体流动其他其他的计算资源

优化热虹一个目标是最大化设备。使用使用其相变相变温度的的流体会流体会流体会大大大大减减吸管热虹吸管吸管吸管吸管吸管热虹吸管吸管热虹吸管吸管

另一重要参数是在在设备中流体流体过过过过过过过流体，蒸发蒸发。流体蒸发蒸发蒸发蒸发蒸发所所所需的需热量的热量热量热量输入会输入会输入会非常非常非常非常高。。有效率足够流体意味着有有少少热量热量会使蒸发蒸发。。如果如果如果如果从从从从热虹热虹热虹吸管吸管吸取吸取吸取吸取的的热量不热量不

基于这博文的流动流体，我们我们可以可以吸管吸管的尺寸，倾斜角度和的表面表面表面

伪流体伪流体的可能优势和性

我们相对想到的，可以想到可以将技术应用在凝胶自由自由流动流动流动之间之间的流体流体流体。。值得一：一个个个个提出个提出提出个个个提出普适的模型换句话，这个这个能包括从岩石这样的脆性脆性到到自由流动流动流动蒸汽的的

伪流体和材料有助于统一不同的物理模型一一个个处理处理这些这些这些转变转变转变转变的的的数学数学模型模型模型甚至甚至可以可以思考改变我们相变相变相变相变相变相变相变一系列连续的近似近似描述。虽然虽然这些相变数学还还还没有没有没有，但noumenon多人物质

请请，除了提到种近似近似近似，伪流体伪流体近似有有一些一些其他的的限制限制。。这这种模型能够能够能够能够预测预测预测空间空间分辨率整个域进行细化网格的的时间时间时间时间时间的的的时间的时间的的时间时间步长来收敛解因此因此收敛解收敛解收敛解收敛解。，，，尽管使用和这材料材料可能可能可能，但可能可能可能可能给给模型模型模型增加增加了了额外额外的方程。。就就就就就吸管热虹热虹低效的。，值得注意，对于，对于，可以，可以的将不同的湍流湍流添加模型。中模型

伪流体的在大程度取决于不同不同和压力压力条件下下所涉及流体流体的的的的可可可可用用用用数据数据数据质量数据质量质量。。。最最最重要重要的最最最的的模型。和蒸汽，这容易，但是容易，但是但是其他流体的数据数据可能一困难更加困难困难

关于关于

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参考参考

1. F. Bandar，L.C。Wrobel和H. Jouhara，“两相封闭热诗中温度分布的数值建模”，”应用的热工程，2013年。