基于正交试验的铯热管优化设计

中温热管在核反应堆二次换热、中温恒温控制及飞行器热防护等领域中均有潜在应用,利用数值模拟开展贵金属热管研究并对其进行全参数优化设计具有重要意义。首先,通过UDF在自适应相变模型基础上添加多孔回流模型,并对比实验数据及基础模型结论,验证了模型的准确性。其次,引入正交试验法研究全因素相互作用下各因素对热管性能影响的重要性顺序,结果证明在选取工况范围内各因素的影响显著性顺序为倾角>长径比>充液率>丝网目数,获得最优设计工况为长径比17.18、充液率15%、倾角δ=45°、丝网50目,此时整体热阻仅为较差工况的15.6%,传热性能显著增强。最后,通过对比分析饱和启动伊始至准稳态过程中,热管及多孔结构内部的相态分布、温度分布、干烧现象等,证明最优设计参数下热管壁面多孔结构内冷凝液分布能够维持均匀且连续,有效避免了壁面的局部过热,显著提高了热管的温度均匀性。同时,长径比和充液率等参数的匹配使得热管换热有效长度可达100%。