真空环境下过热水滴内气泡生长的实验与模型研究

针对真空环境下过热水滴内的气泡生长过程进行了实验和模型研究。实验方面,采用液滴悬挂的方法,将单个去离子水液滴悬挂在热电偶上,同时用高速摄像机记录了气泡生长过程,首次得到了过热液滴内气泡随时间生长的实验数据。对过热液滴内的气泡生长过程建立了数学模型,模型耦合了气泡生长的动量方程和能量守恒方程,考虑了气泡成核的非平衡热力学因素,模型计算的气泡生长速度明显大于实验测量值。继而引入摩擦系数CD考虑了热电偶存在减缓了气泡的生长,对模型进行了修正,结果显示,当CD取25时,模型计算结果和实验数据吻合较好。研究结果可以很好地预测真空环境下过热水滴内的气泡生长过程,有助于了解其热力学机理及传热传质过程。