何雯， 赵陈儒， 薄涵亮

(清华大学 核能与新能源技术研究院， 北京 100084)

沸腾换热与汽泡行为息息相关，完整的换热过程通常包括汽泡的核化、生长、脱离和浮升[1]。活化核心密度表示单位面积内汽泡核化的数量，直接影响汽泡蒸发带走的热量，因此具有较大的研究意义。影响活化核心密度Na的因素很多。文献[2]主要考虑了壁面过热度、压力和接触角的影响，通过理论分析提出了一套预测模型；Basu等[3]认为接触角和壁面过热度的影响最大，因此以过热度15 ℃为界，提出一套预测模型；Ren等[4]和Ai等[5]分别对过冷流动沸腾下的汽泡行为开展了实验研究，预测模型主要考虑了液体过冷度、质量流速和壁面过热度等的影响。可见，目前预测活化核心密度的预测模型以及考虑的影响因素很多，但这些模型的准确度还有待进一步分析。此外，汽泡从壁面的凹坑处核化，目前的实验大多采用统计法预测活化核心密度，但基于的前提是凹坑分布均匀。然而，Yang等[6]通过电子显微镜发现汽泡在成核表面呈现某种概率分布；Qi等[7]和Zou等[8]同样发现这一规律，并推荐采用泊松分布对其进行描述。文献[1-8]主要针对汽泡成核的空间分布，目的在于让活化核心密度的统计更加准确，但是沸腾本身非常复杂，由于沸腾引起的不稳定性，如Klausner等[9]发现在流动沸腾下壁面过热度呈正态分布，依然会造成汽泡动力学参数呈现概率分布。目前，关于脱离直径在不同沸腾工况下的概率分布研究较多[10-11]，但是关于活化核心密度的研究基本没有，用于描述的概率分布函数还有待进一步确定。……