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基于飞秒激光改性表面核化点密度研究

唐吴宇 周磊 张君毅 闫晓

唐吴宇, 周磊, 张君毅, 闫晓. 基于飞秒激光改性表面核化点密度研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(5): 95-99. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0095
引用本文: 唐吴宇, 周磊, 张君毅, 闫晓. 基于飞秒激光改性表面核化点密度研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(5): 95-99. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0095
Tang Wuyu, Zhou Lei, Zhang Junyi, Yan Xiao. Study on Nucleation Site Density of Surfaces Modified by Femtosecond Laser[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(5): 95-99. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0095
Citation: Tang Wuyu, Zhou Lei, Zhang Junyi, Yan Xiao. Study on Nucleation Site Density of Surfaces Modified by Femtosecond Laser[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(5): 95-99. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0095

基于飞秒激光改性表面核化点密度研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0095
详细信息
    作者简介:

    唐吴宇(1994—),男,研究实习员,现主要从事反应堆热工水力研究工作,E-mail: 406677203@qq.com

  • 中图分类号: TL334

Study on Nucleation Site Density of Surfaces Modified by Femtosecond Laser

  • 摘要: 以不锈钢材料为实验件,采用飞秒激光技术加工有序微纳结构来制备改性表面,并以去离子水为工质开展池沸腾核化点密度实验研究,获取了不同热工参数条件下3种不同实验表面(常规表面、改性表面1、改性表面2)的核化点密度实验数据,定量分析了核化点密度随壁面过热度的变化规律,并以李权模型为基础拟合得到改进核化点密度模型。研究发现,3种实验表面的核化点密度均随壁面过热度的升高而增大,且相同热工参数下改性表面的核化点密度显著大于常规表面;改进模型优化了核化点密度的预测值,且预测值与实验数据吻合较好。

     

  • 图  1  实验表面

    Figure  1.  Experimental Surfaces

    图  2  实验表面扫描电镜图像(放大250倍)

    Figure  2.  SEM Images of Experimental Surface (Magnified 250 Times)

    图  3  实验系统示意图

    Figure  3.  Schematic Diagram of Experimental System

    图  4  相同壁面过热度时不同实验表面核化点密度图像

    Figure  4.  Nucleation Site Density Images of Different Experimental Surfaces under the Same Wall Superheat Degree

    图  5  各实验表面核化点密度与壁面过热度的关系

    Figure  5.  Relationship between Nucleation Site Density and Wall Superheat Degree of Each Experimental Surfaces

    图  6  核化点密度实验数据与现有模型[2,6-9]比较

    Figure  6.  Comparison of Nucleation Site Density Experimental Data with the Existing Models

    图  7  改进模型预测值与实验数据对比情况

    Figure  7.  Comparison between the Predicted Value of the Improved Model and the Experimental Data

    表  1  实验表面特性参数

    Table  1.   Characteristic Parameters of the Experimental Surfaces    

    表面类型面粗糙度
    Sa)/μm
    表面接触角
    θ
    空穴直径
    d)/μm
    空穴间距
    w)/μm
    常规表面0.261562.51°
    改性表面118.7165109.49°18.2728.42
    改性表面214.576100.06°30.1345.82
     “—”表示无数据
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    表  2  实验工况及统计数据

    Table  2.   Experimental Conditions and Statistical Data

    工况
    编号
    表面类型q
    /(kW·m−2)
    ΔTw/℃Na/m−2
    1常规表面18.73.57.50×103
    2常规表面27.85.23.25×104
    3常规表面34.66.34.00×104
    4常规表面42.37.27.00×104
    5改性表面119.91.69.29×103
    6改性表面124.53.11.42×105
    7改性表面132.73.73.59×105
    8改性表面141.74.37.00×105
    9改性表面211.91.03.21×105
    10改性表面217.22.11.42×106
    11改性表面221.54.01.64×106
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-14
  • 修回日期:  2022-06-07
  • 刊出日期:  2022-10-12

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