微重力气液两相流动与沸腾传热研究进展

NML赵建福研究员应邀撰写的题为“Two-phase flow and pool boiling heat transfer in microgravity”的论文，近日发表在国际多相流研究领域著名期刊Int. J. Multiphase Flow(Volume 36，Issue 2，2010，pp. 135-143)上。该刊为著名国际出版集团Elsevier Science旗下重要学术期刊之一。本期为该刊首次编辑出版的“中国多相流研究专辑(Special Issue: Multiphase Flow Research in China)”，共收录了8篇由国内知名专家撰写的综述文章，比较全面地介绍了近年来我国在多相流动及相关领域取得的主要成果。

    赵建福研究员的文章较全面地评述了国家微重力实验室在微重力气液两相流动与沸腾传热方面开展的一系列研究活动及其成就，内容涵盖地基实验、飞行实验和理论研究等。

    在微重力两相管流研究方面，基于微重力气液两相流特征构建了半理论Weber数模型，成功预测了弹-环状流转换条件；利用Monte Carlo方法，数值模拟并揭示了气泡初始尺寸对泡-弹状流转换的影响；通过和平号空间站与IL-76失重飞机实验，获得了相应条件下圆管和方管内的微重力气液两相流型图；并利用地面毛细管实验模拟了微重力环境中的气液两相流动特征；实验测量了微重力气液两相流摩擦压降，并基于微重力流型特征确定了相应实验数据关联形式。

    在微重力池沸腾传热研究方面，利用我国返回式卫星搭载实验机会，完成了两次空间实验，一次是第22颗返回式卫星搭载铂丝表面稳态控温方式下R113池沸腾实验，另一次是实践8号育种卫星搭载FC-72平面准稳态池沸腾实验；同时也开展了地面常重力和落塔短时微重力条件下对比实验研究。微重力核态池沸腾传热特征，在丝状加热器情形中观测到轻微的强化现象，而在平面情形中低热流时强化，高热流时明显恶化。微重力时气泡脱落前存在横向运动，气泡行为与传热特性间具有明显联系。提出了一个半理论模型，成功预测了丝状表面不同重力条件下气泡脱落特征。

    这些结果对气液两相流与传热学科发展具有重要的学术意义，对空间应用两相系统相关技术研发也有着重要的应用价值。