本文通过实验研究和数值模拟结合的方法研究了池沸腾现象。实验中搭建了池沸腾实验平台，实验分为可视化实验和温度采集实验两部分，以去离子水为工质，通过高速摄影仪采集了加热壁面上气泡的行为，对采集到的视频文件运用后处理软件进行分析，得到了加热表面沸腾子现象的相关数据，比较了加热表面汽化核心密度、气泡脱离直径和气泡脱离频率随加热功率的变化情况，并通过计算得到加热表面的相变速率。数值模拟部分，在ANSYS FLUENT平台上，运用壁面沸腾模型描述加热壁面热流密度的分配方式，计算中还考虑了压力随水深的变化，拟合得到了液相饱和温度随压力的变化关系式，液相密度、定压比热容性质随温度的变化关系式，导入用户自定义函数(UDF)程序，计算获得了加热表面上热流密度、沸腾换热系数、气泡脱离直径、气泡脱离频率和汽化核心密度等相关数据，分析了加热功率和几何位置对加热表面沸腾换热特性的额影响。同时也得到了计算域的温度云图、速度矢量图和气相流线图等，进一步说明了等直径硅碳棒放置方式的优缺点。

       通过分析实验和数值模拟的数据得出了以下结论:

       (1)在棒束工况下对实验结果和数值模拟结果进行了对比，模拟值相对实验值偏大，相对误差在可接受的范围内，说明数值模型具有一定的准确性。

       (2)沸腾过程中流体介质的流型分为:液相对流，孤立气泡流，雾状流和搅拌流，且是随着加热功率和等直径硅碳棒轴向高度的增大逐渐发展的。流型变化导致流动扰动增大，所以加热壁面上气泡脱离直径随加热功率和等直径硅碳棒轴向高度的增大而减小，气泡脱离频率随加热功率和等直径硅碳棒轴向高度的增大而增大。汽化核心面积主要与加热表面几何特征和壁面过热度相关，在壁面粗糙度一定的情况下，加热表面汽化核心密度随加热功率的增大而增大。气泡生长速率和相变速率随加热功率的增大而增大。

       (3)单根等直径硅碳棒竖直放置时，加热表面各项热流密度中蒸发热流密度在总的热流密度中所占比例随加热功率的减小而减小，液相对流热流密度随加热功率的减小而增大。随着加热功率减小，流体介质扰动驱动势减小，等直径硅碳棒轴向高度上沸腾换热特性的差距也逐渐减小。在同一加热功率工况下，随着等直径硅碳棒轴向高度的增加，加热表面热力密度出现极大值的时间点提前，说明等直径硅碳棒轴向高度的变化对加热表面沸腾换热特性有很大的影响。当加热功率增大到足以引起轴向高度上流体介质流型发生变化时，流体介质流动产生的扰动对加热表面影响增大，加热表面的沸腾换热特性对等直径硅碳棒轴向高度的敏感性增强，高度越大沸腾换热条件越差。

       (4)比较单根等直径硅碳棒水平放置和竖直放置两种工况，分别得到了两种工况的优缺点。相同加热功率的情况下，等直径硅碳棒水平放置时加热表面相变速率比竖直放置大，但是热流密度较小且没有达到临界值，不考虑其他因素，等直径硅碳棒水平放置时更有利于沸腾传热，在实际应用中既经济又有较高的安全系数。等直径硅碳棒水平放置时，整个计算域的温度梯度和速度梯度较大，不利于设备的安全运行。

       沸腾换热在工业和生活中广泛应用，大长径比的棒状等直径硅碳棒在工业生产中经常用到，本文研究棒状电等直径硅碳棒竖直放置的工况中，加热表面沸腾换热特性随高度和加热功率的变换规律，通过选择合适的等直径硅碳棒放置方式和有效监测电等直径硅碳棒表面的热流密度能提高换热效率和安全系数。82页，http://www.zbqunqiang.cn/