超临界CO2湍流传热

浮力强化传热

通过浮力调控湍流结构，实现超临界CO2传热强化，为先进热管理系统提供新思路。

Jin, Yixuan · Zhao, Pinghui · Lei, Mingzhun · 万元熙

Physics of Fluids 2025

技术优势

浮力改性湍流增强传热

浮力通过强化喷射与扫掠过程增强湍流强度，从而提升超临界CO2的传热能力。

回流区扩张机理明确

强浮力下回流区轻微扩张，归因于壁面射流的卷吸效应，这一现象不同于常规流体。

高热流密度反而降低效率

高壁面热流密度虽减小回流区并增强近壁湍流，但无法完全补偿物性恶化的不利影响，导致传热效率下降。

应用场景

• 超临界CO2动力循环：用于超临界CO2动力循环中竖直换热器的流道设计，避免传热恶化。
• 高效换热器设计：指导高效换热器设计，通过调控浮力增强湍流来实现传热强化。
• 航空热管理：为航空热管理中竖直通道内超临界CO2冷却提供湍流与浮力耦合机制。
• 先进核能系统：用于先进核能系统中超临界CO2冷却回路的传热预测与优化。