液膜沸腾

液膜沸腾是一种在相关压力条件下，液体与温度明显高于该液体沸点的表面接触时发生的现象。液膜沸腾模型假设热液膜壁面上或液膜网格单元内部发生沸腾。

热壁沸腾会影响液膜与壁面之间的热通量。产生此效应的机制如下：

• 蒸发（潜热）传输 - 在壁面附近向气泡提供热，使气泡移开并形成液膜。在过冷沸腾中，气泡底部可能出现蒸发，同时在气泡顶端发生冷凝。
• 微对流 – 气泡增长和塌陷会导致液体随机运动。
• 汽-液交换 — 其内出现气泡增长的“雷诺模拟”模型使壁面和块体区域之间出现液体交换。
• 表面淬火 - 汽-液交换的变化形式（假设在气泡脱离后接触壁面的冷液体发生瞬态传导）。
• 尾流 – 脱离气泡后面的液体运动导致从壁面进行对流。
• 热毛细管流 — 由于气泡底部或顶端之间的温差而产生的较小表面张力变化导致热液体射流从壁面流走。

液膜沸腾包括多个流态，每个流态均具有独特的热传递动力学和行为。这些流态包括：

• 液膜蒸发 — 壁面温度保持在饱和温度以下时发生。此处，喷射到表面上的液体形成一层微膜并逐渐蒸发。

• 成核沸腾 - 当壁面温度超过饱和温度但仍低于 Nukiyama 温度时发生。在此阶段中，壁面附近过热的液体形成蒸汽腔，从而导致气泡形成。相变消耗的壁面热通量可防止液体温度超过饱和。

• 过渡沸腾 - 在 Nukiyama 和莱登弗洛斯特温度之间的壁面温度发生，显示出成核和液膜沸腾的特征，以间歇成核和成膜为标志。此流态中的热传递更复杂。

• 液膜沸腾 - 当壁面温度超过莱登弗洛斯特温度时发生，并且在固体表面和液体之间形成稳定的蒸汽膜。

了解这些流态并对这些流态进行建模对于在各种工程应用中对沸腾过程中的热传递建模非常重要。Simcenter STAR-CCM+ 提供 Rohsenow 沸腾和 Habchi 沸腾模型，用于液膜沸腾建模。