研讨数值AMTEC内毛细泵回路流动与换热机理

论文导读：hermaltoElectricConverter-AMTEC）是利用β″-Al2O3固体电解质对离子是良导体，对电子绝缘的特性的一种发电装置，具有转换效率高、无运动部件等特点，是一项在太空和地面运用领域里很有前景的技术。AMTEC的功率不仅受到热端温度、冷端温度的影响，还受到毛细泵性能的影响。毛细泵的通流性能直接影响转换器的效率，毛细泵性能的
摘要：碱金属热电直接转换器（Alkap Metal Thermal to Electric Converter-AMTEC）是利用β″-Al2O3固体电解质对离子是良导体，对电子绝缘的特性的一种发电装置，具有转换效率高、无运动部件等特点，是一项在太空和地面运用领域里很有前景的技术。AMTEC的功率不仅受到热端温度、冷端温度的影响，还受到毛细泵性能的影响。毛细泵的通流性能直接影响转换器的效率，毛细泵性能的可靠性主要由发生在多孔芯蒸发器的液态钠相变的热力学极限决定，由此探讨毛细泵内流体流动与换热机理是很有作用的。本论文建立了一个动力学和热力学耦合的二维轴对称数值计算模型，采取相位场策略对气-液界面进行捕捉，通过在方程中添加源项来模拟相变和毛细力。该模型可以较方便求出毛细泵的压力场、速度场、温度场，可以较准确地追踪气-液界面，并能解决了气-液界面处速度和压力的不连续不足。利用该模型模拟和浅析了毛细泵的流动特性、换热特性和可靠性等。模拟结果表明，毛细泵流动性能随着平均孔径、孔隙率、温度、导热柱和蒸发器材料热导率的增大而提升，随着电流和输运芯材料热导率的增大而降低；毛细泵的蒸发速率随着蒸发器孔隙率、导热柱和蒸发器材料的热导率的增大而提升，随着输运芯孔隙率和材料热导率的增大而降低；毛细泵的蒸发速率和热效率没有受到平均孔径的影响；毛细泵热效率受蒸发器材料的影响较小，受输运芯材料的影响较显著，随着输运芯材料热导率的的增大而降低；毛细泵临界孔径随着热端温度和电流的增大而降低，随着孔隙率的增大而提升，但受到冷凝器温度的影响很小。关键词：AMTEC论文性能论文数值模拟论文
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ABSTRACT6-10
第1章 绪论10-18

1.1 探讨背景和作用10-11

1.2 AMTEC 运用概况11-12

1.3 AMTEC 探讨概况12-14

1.3.1 国外方面12-13

1.3.2 国内方面13-14

1.4 毛细泵探讨概况14-17

1.4.1 国外方面14-15

1.4.2 国内方面15-17

1.5 本论文主要探讨内容17-18

第2章 毛细泵的工作原理与特性18-38

2.1 AMTEC 工作原理与主要部件18-21

2.

1.1 AMTEC 工作原理18-19

2.

1.2 AMTEC 主要部件19-21

2.2 AMTEC 性能浅析及模型21-27

2.1 性能浅析策略22-23

2.2 AMTEC 性能浅析模型23-26

2.3 AMTEC 面对的主要不足26-27

2.3 多孔介质基础论述27-29

2.3.1 孔隙率27-28

2.3.2 渗透率28

2.3.3 毛细压力28-29

2.4 毛细泵工作原理及性能浅析29-37

2.4.1 工作原理29-32

2.4.2 毛细泵内流体流动与传热现象32-35

2.4.3 毛细泵内流体流动和热传探讨策略35-37

2.5 本章小结37-38

第3章 AMTEC 结构设计与测试系统38-46

3.1 AMTEC 结构设计38-44

3.2 AMTEC 测试系统44-45

3.3 本章小结45-46

第4章 毛细泵数学模型与计算结果46-61

4.1 毛细泵物理模型及网格划分46-48

4.

1.1 毛细泵物理模型46-47

4.

1.2 简化模型及网格划分47-48

4.2 求解域制约方程及边界条件48-54
4.

2.1 求解域制约方程及物性参数48-54

4.

2.2 边界条件设定54

4.3 计算结果及浅析54-60
4.

3.1 相场结果及浅析55-56

4.

3.2 压力场结果及浅析56-57

4.

3.3 速度场结果及浅析57-58

4.

3.4 温度场结果及浅析58-60

4.

3.5 蒸发速率场结果及浅析60

4.4 本章小结60-61
第5章 毛细泵流动与换热机理探讨61-85

5.1 毛细泵的流动特性探讨61-70

5.

1.1 多孔介质基本参数对压力损失的影响61-63

5.

1.2 固体材料对压力损失的影响63-67

5.

1.3 边界条件对压力损失的影响67-70

5.2 毛细泵的换热特性浅析70-78
5.

2.1 相变特性浅析70-72

5.2.2 多孔介质基本参数对蒸发流量和热论文导读：效率的影响72-745.2.3固体材料对蒸发流量和热效率的影响74-785.3毛细泵可靠性浅析78-845.3.1临界孔径的影响浅析79-845.4本章小结84-85结论85-87参考文献87-94致谢94上一页12
效率的影响72-74
5.

2.3 固体材料对蒸发流量和热效率的影响74-78

5.3 毛细泵可靠性浅析78-84

5.

3.1 临界孔径的影响浅析79-84

4 本章小结84-85 结论85-87
参考文献87-94
致谢94