射流冲击换热是种有源强化传热方法，具有极高的传热效率，己经应用于钢铁化工纺织汽车等许多传统的工业领域。近年来，射流冲击在屯尸器件冷却方面现出独特的优势。4起人们的广泛关注。因此，射流冲击换热特性的研宄工作具有重要的学术意义和广泛的工程应用背景。本文分析了射流冲击的恢复效应喷距射流及喷嘴尺寸等因素对换热的影响，对介观尺度射流冲击换热的1些特殊现象进行了描述。并对其形成机理进行了分析。　　1实验系统及七要参数采和文献1相似的实验系统。以变压器油为工质，用面积为5，5，的康铜膜模拟微电子芯广的散热，讨变吒器汕叫1沿没射流冲击换热特性进行了系统的实验研宄。用内径，=联系人郛烈锦。第作者冷浩。1.24岁。硕土。现在国家质检总局锅炉压力容器检测研宄中心。　　基金项目国家自然科学基金，159995462和国家杰出青管状喷嘴；射流心范围52820；喷嘴到冲击壁面间距2范围220.　　2实验结果及讨论21恢复效应对换热的影响流体高速冲击壁面时的绝热压缩和流体附壁流动时的黏性耗散共同作用引起被冲击壁面的温度升高，也就是说射流出口处流体的动能在撞击壁面时部分地转化为热能。这种现象被称为恢3效应。　　特1十。的研究中提恢复系数，073，4的概念来描述恢复效应。　　瞬间在出口处的温度；是绝热壁温，指绝热条件下流体撞击到壁面上后附壁流体的实际温度以射流滞止温度，也称之为整休溢吃足流体喷出前全部能量换算成流速为零的滞止状态所对应量。　　对于大液体高速射流冲击换热，恢复效应不可忽略。在确定射流冲击的传热系数时，应用壁面温度7和绝热壁温之差77而不是7 6作为换热温差来定义传热系数。得；=r，ra，首先对变压器油射流冲击的恢复效应进行了系统的实验研宄，得到了各种工况下恢复系数的值。因此在计算传热系数时用到的〃值都是已知0情况下得到的局部传热系数进行对比，发现者差异很明显，从而说明在计算大作液体射流冲击的传热系数时如果不考虑恢复效应将会造成较大22喷距20对换热的影响下，不同喷距2乃情况下得到的，曲线基本重合。由此可知。较低办下。改变喷距对换热效，影响不大。这和其他研宄者所得到的结果基本高达30以上，所以在较小的情况下能够使流体在喷管中保持稳定的层流状态，出口后射流也比较稳定，与周围介质的掺混卷吸不是很剧烈，射流轴心速度随喷距衰减不大，所以在定范围内改变由3可在尚及及=20，射流出口速度高达361疒1情况下，喷距2对，有明显的！杉响。随的增之，线趋于扁平。　　在驻点区附近15的区域内，胸随2规3气太文分析认为实验所采用的喷嘴长径比卷吸掺混，流量程增大，规持动量守恒荷速直衰减。喷距越大到达壁面时流速越小。所以在驻点区附近传热系数随20的增大而减小。而在这区域以外属附壁射流区，大喷距情况下的，反而略高。对于这异常现象，进行下面的分析。　　射流进行了理论分忻。首先假定均流场是定常和轴对称的，流场中流体的物性不受。然1从运动方程推导出壁面射流流场存在相似性的必要条件，通过量纲分析找出壁面射流流场对圆形冲击射流初始特性的依赖艾系。经过系列推导。得到下面的公通过理论分析得到2；！12.所以山式3知。沾龠点定距离上处的壁面切应力随射流冲击唢趴2的增加而增大。　　在相对壁面无滑移条件下，可以推知可，在定的径向位置尤处，壁面切应力越大，贴近壁面的流休流速越大。　　所以，汕过埋论分析得到个有趣的结论当射流尺定时，在某确定位置1处，附壁流体大喷距情况下的，反而略高的原因。　　23射流对换热的影响实验结果明。在喷距23较小的情况下。　　办越大。六，越大。换热越好。这和文献3.4 20对应的奶反而小于较低心=1023下仍大于较小及下的值，4.文献4的实验结果也观察到了类似现象。需要注意的是，在本实验的结果中，尺！=20和较低及6下上就是驻点区和附壁射流区的分界点。本实验的结果明，在驻点区，射流的冲击速度对传热系数的影响占主导地位。对于浸没射流，射流速度随喷距度，和周围流体剧烈掺混，速度也急剧下降，导致在驻点的换热恶化。另方面，正是由于高心射流的紊流程度非常高，所以在紊流度对换热有较大影响的附壁射流区换热得到强化。　　2.4喷嘴尺寸对换热的影响对于不同1径喷嘴的实验数采用传热系数7你。21进行对比。为对比实际流场中每点的传热系数，采用有量纲的横坐标。由5可姑。对户圆管型喷嘴径越小。换热效果越好。这是闪为小尺寸射流冲击形成的边界层较薄的25采用介观尺度63030地喷嘴时射流冲击换热的些特殊现象及分析实验研究明，冲击射流的7喷距2射流方式。紊流张役。压乃梯度喷嘴结构和几何尺寸工质性质外黏度单相或多相等面热负荷换热面曲率及粗糙度等许多因素对换热都有定影响。在些特殊情形下，会发生些反常现象。　　本实验采用的喷嘴直径*小为特性可能会出现些反常现象。通过实验发现，对J1喷嘴直径JD=0.5mm的浸没射流，ZJD=24 6的情况下，*大的心=1560对应的胸曲线驻点处的传热系数并不是*高，而是在驻点两侧1义3=0.5附近出现两个传热系数的峰如阁63.当2进步增人2=8，双峰值消失，6.　　对于传热系数沿径向非单调性变化的现象，其他研宄者也有所报道。文献6在对空气冲击射流换热的研究中发现了局部传热系数径向分布出现双峰4个峰值关于驻点对称分布的现象。第1次1现峰值就是在1义乃1=5处。斗；论射流处层流还是湍流都可能出现，其可能的机理是该处的边界层厚度*薄的缘故；第2次峰值出现在1义流转变造成的。文献7在对72晷形射流冲击单相对流传热的实验研究中观察到传热系数在XD着23的增大或办的减小而消失。　　对于液体射流冲占换热径局部传热系数在尤乃1=0.5处第1次出现峰值的现象，几乎未实验方面的报道。本实验在小喷嘴高兄小喷距的情况下观察到了这现象。文献8通过数值方法也得到类似的结果。关于这现象的解释，采用层流和低湍流模型，将对流换热比拟为有内热源的导热方法，用计算值来分析浸没射流冲击换热局部沿在70.5处出现极大位的观象。认为这极值是巾丁此处流体冲壁血通过对压力梯度的理论分析指出，在工1=0.5处出现极坑。壁血处径向压力梯度薄，加之该处此时湍流度维持设人，从而传热系数急剧升高以致形成峰值。因而指出径向压力梯度极值点的出现是第1峰值形成的充要条件。但是这并不能解释该峰伉随〃减小或2增加而消失的现象。边界层分析1明在肫点区为等厚度层流边界层，而1尤，1=5就在驻点区范围内，所以该点边界层*薄的解释也未必1确。闪此认为该点流体冲击壁面的速度分量比驻点处的速度值大可能是产生极伉的原因，这与大多数怙况下驻点出现传热系数极值的机理类似。　　3结论对变压器油圆形射流冲击换热特性进行了系统喷嘴尺寸等因素对换热的影响规律，并且对其形成机，进行了分析实验发现介观尺度液体射流冲七情况下局部传热系数在1乃1=5处出现*大值，并分析了这现象的形成机理。　　符号说明K动量通量q热流密技。胃r，复系数7；射流滞止温度。T射流辟态似度又1 u身才流出口速度，m Z喷嘴到冲击面的距离，1迅咕心0冷浩，张西民，以，1响1郭烈13，吕2啤，叫董志勇。1爪1喊咕1冲击射流。131咕如纪他，学位论文。13知吕仙1士办，1999