深低温过程中的两相流动与传热

1.归纳了地位流体传热的几种现象并进行深入论述。2.对国防航天领域有一定的实践应用意义。3.学术性强，同时适用于普通本科、研究生教学。

本书首先介绍了气液两相流的基本理论，并阐述了深低温气液两相流的特点。随后对深低温液击、管路预冷、低温射流喷雾和低温罐晃动四个典型现象出发，分别展开论述，阐述其热物理过程。深低温液击主要介绍低温流体输送过程产生的压力脉动、管路预冷主要介绍深低温管路输送前预冷过程罐内气液两相流动变化、低温射流喷雾则是围绕液氮射流喷雾冷却及其性能开展论述，低温罐晃动则是围绕液氧晃动过程罐内的相变和流动开展论述。本书适合能源动力类的本科生和研究生阅读。

现任制冷与低温工程系教学主任。研究领域主要包括：射流喷雾冷却、低温推进剂热管理、低温两相流动与传热、氢能储运等，长期投身于国防、航空航天领域的低温两相流动与传热研究。截至目前，在International Journal of Heat and Mass Transfer，Physics of Fluids, Apply Thermal Engineering，International Journal of Hydrogen Energy等期刊上发表论文二十余篇，参与编写英文著作一章节。主持国家自然科学基金一项，国防课题多项。

第1章低温两相流基础理论1

1.1气液两相流及基本方程2

1.2两相流流型5

1.3两相流压降8

1.4低温两相流流动不稳定性13

本章参考文献17

第2章低温管路中的预冷21

2.1低温管路预冷过程22

2.2单管预冷过程流动与传热特性30

2.3管路系统预冷沸腾模型46

2.4管路系统预冷过程影响因素分析52

本章参考文献61

第3章低温流体液击现象研究65

3.1液击及液击现象的成因66

3.2液击理论研究69

3.3液击理论计算模型及其改进72

3.4液击现象的影响因素研究75

3.5基于AMESim的低温流体管路液击仿真计算81

3.6低温流体供给系统液击现象抑制研究86

本章参考文献93

第4章深低温流动中的射流雾化97

4.1射流雾化现象98

4.2射流雾化理论模型109

4.3低温射流雾化实验119

本章参考文献128

第5章低温流体晃动过程的两相流动与传热133

5.1低温流体晃动134

5.2晃动过程守恒方程136

5.3低温流体晃动过程流态分析137

5.4低温流体防晃过程研究141

5.5低温流体晃动罐受力研究149

5.6低温流体晃动过程蒸发率研究158

本章参考文献168

彩色插图171

深低温过程中的两相流动与传热 

深低温流体的两相流动广泛发生于航天技术、大科学装置、超导和氢能利用等快速发展领域，而深低温两相流动会影响传热效率，并造成流动和传热的不稳定，如超导系统的冷却过程、因为漏热导致的失超过程、低温液体火箭发动机燃烧室内喷雾燃烧过程等。因此，深刻理解深低温两相流动与传热问题对于保障低温流体输送、贮存和利用有着至关重要的作用。然而，两相流动与传热本身是工程热物理领域极具挑战性的研究课题之一，低温流体的特殊性使得深低温两相流动与传热问题更加复杂。流动过程体现出跨尺度特性，传热过程的温差巨大，而流动与传热过程往往耦合。

基于上述的认识，本书通过分析和研究低温系统中广泛发生的四个典型两相流现象，去揭示深低温两相流动与传热的特性；通过对低温管路预冷过程中的单管和管路系统的两相流的探讨，分析其中剧烈的流态和传热变化过程，以期对低温系统预冷提供些许指导；通过对低温液击现象的阐述和分析，描述低温系统中液击的成因、发展及其对系统的影响，并简要分析了低温系统中抑制液击的方法；归纳和总结了低温射流雾化现象在理论和实验方面的研究进展，可为低温推进剂等的射流雾化的研究提供借鉴；分析和探讨了低温罐内两相晃动的流动与蒸发，并以T型防波板为例，从两相流动和受力角度，简要分析了防波板对抑制晃动的作用。

本书的特点在于书中所选取的典型两相流现象具有典型性，所涉及的研究成果均来自研究者和课题组成员的科研实践。作者在此真诚感谢课题组成员的付出。感谢华中科技大学谢军龙研究员，正是谢老师的敦促和引导，才促使作者下决心完成此书。感谢课题组的学生们：曾锐锐的课题与推进剂管路预冷相关；鲍松龄、禹云星和丁月的课题与液氮雾化相关；王柳和李鑫坤的课题为液击相关内容的完成提供了支撑；黄清妙和张瀚月对低温罐的晃动等相关内容的研究有着较大的贡献。感谢课题组的所有成员，原谅作者不能在此一一致谢。感谢华中科技大学出版社杜雄等编辑的辛勤工作，终使本书得以出版。

限于作者的学识水平和能力，关于深低温两相流动与传热这一复杂而又极具挑战的课题，本书肯定存在不足之处，恳请读者和专家学者不吝赐教，批评指正。

谨以此书献给我的母校——华中科技大学。