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碱金属热电转换器(AMTEC)是一种新型能量转换装置。毛细蒸发器(CAV)是AMTEC极为关键的部件之一,毛细蒸发器利用液态钠蒸发时产生的毛细力为AMTEC中的钠回流提供驱动力。转换器的输出性能是由BASE管区域的温度、BASE管两侧的压力差以及系统内的循环流量所决定的,AMTEC内的传热传质对毛细蒸发器性能以及转换器输出性能有重要影响。本文采用三维模型对AMTEC内的稳态传热传质过程进行了数值模拟,工作主要由两部分组成:(1)分析毛细蒸发器的性能,对FLUENT软件进行二次开发,跟踪相变界面位置,通过用户自定义函数(UDF)模拟蒸发器内的蒸发过程;(2)分析AMTEC的输出性能,BASE电解质处理为多孔介质来建立高压腔和低压腔之间的压力降,在BASE多孔介质区域使用UDF加一冷源,将冷源的热流量和BASE区域温度、BASE两侧压力降以及循环流量相关联。低压腔的辐射换热采用DO模型计算。文中详细研究了热端温度、冷端温度、进口流量等因素对蒸发带位置、出口蒸汽体积分数以及转换器输出性能的影响。得到了不同工况下的温度场、压力场、相态场、密度场、速度场分布。模拟结果表明,在一定的参数范围内,毛细蒸发器处于带状蒸发状态,蒸发器内的蒸发分为三个区域:液相区,两相区,气相区。越靠近加热壁面处蒸汽体积分数变化梯度越大,蒸发越剧烈,蒸发界面随热端温度以及冷端温度的增加逐渐向毛细芯内部移动,随循环流量的增大逐渐向蒸发器出口处移动。AMTEC内的各个参数都有一定的范围,超过这个范围将导致毛细芯失效,系统运行失败。对转换器输出性能的模拟表明AMTEC的输出功率随热端温度和循环流量的增大而增大,随冷端温度的增高而减小。转换器的效率随热端温度或者冷端温度的增加而降低,随循环流量的增大而升高。