临界热流密度(CHF,Critical Heat Flux)是流动沸腾换热的关键参数,关系换热设备的安全可靠运行。随着换热器件尺寸的微型化,微尺度下流动沸腾CHF的研究倍受关注,特别是微尺度下如何提高流动沸腾对应的CHF,已成为微尺度流动传热的重点。本文在水平矩形微通道加热壁面开设V型凹槽,研究凹槽结构、数量对微通道流动沸腾CHF的影响,讨论流动沸腾参数(工质流速、入口过冷度、工作压力等)及通道高度与CHF的变化关系。为此,基于CFD软件中的VOF模型,借助用户自定义函数给出工质的汽化质量和传热量,构建微通道流动沸腾的汽液两相流模型。通过微通道流动沸腾过程的数值模拟,得到壁面过热度、进出口压降、壁面平均传热系数随热流密度的变化关系、CHF前后的汽相云图、流动沸腾参数及通道高度与CHF的变化关系曲线。本文主要工作和结论如下:(1)对比分析凹槽结构对微通道流动沸腾CHF的影响。结果发现,Tin=369K、vin=0.2m·s-1、p=101kPa的工况下,与光滑微通道相比,V型凹槽有助于提高微通道流动沸腾的CHF;当凹槽槽深与开口宽度之比h/R(R=0.02mm)为1、2、3、4时,对应通道内的CHF分别为400kW·m-2、375kW·m-2、500kW·m-2、450kW·m-2。h/R=3的V型凹槽对应的CHF最高,可视为该工况下理想的凹槽结构。(2)考察V型凹槽的数量对微通道(凹槽结构h/R=3)流动沸腾CHF的作用。可以发现,凹槽数量为30、90、150、210时,对应微通道的临界热流密度分别是500kW·m-2、525kW·m-2、575kW·m-2、525kW·m-2。增加凹槽数量(n=30、90、150),可提高微通道流动沸腾的临界热流密度,但当凹槽数量大于150时,临界热流密度不升反降。一味增加凹槽的数量,并不能持续提高微通道流动沸腾的临界热流密度。(3)比较分析工质流速、入口过冷度、工作压力等流动沸腾参数对微通道流动沸腾CHF的影响。增大工质入口流速、工作压力,可以提高微通道流动沸腾对应的CHF,且入口流速在0.2m·s-1~0.3 m·s-1(p=47kPa)时,CHF增幅明显。临界状态时,增大工质入口流速,通道壁面的平均传热系数有所增加;工质入口过冷度对微通道流动沸腾CHF的影响可以忽略。(4)比较分析通道高度对微通道流动沸腾CHF的影响。通道高度分别为0.1mm、0.2mm、0.3mm时,随通道高度的增加,对应通道内的CHF随之升高,增加通道高度能够提高通道内的CHF。但在临界状态发生前,通道高度的减小可以提高微通道壁面平均对流传热系数。