文 献 综 述
1.研究背景
ITER托卡马克装置以及未来可能投入商用的聚变反应堆电站中都存在着许多高热流部件[1]，其中有些部件如第一壁需承受5MW/m2 的常态热流量[2]，而偏滤器甚至需要承受高达20MW/m2的瞬时高热流冲击[3]。为带走如此高的热流量，从而增强部件在高热流条件下的运行性能，提高工质传热换热能力以达到高效利用能源的目的，研究发展强化换热技术具有十分重要的意义。目前已有多种冷却强化换热技术得到发展和投入使用，例如旋带管、螺旋线圈管、内螺纹管以及超汽化冷却结构等[4]，其中过冷沸腾超汽化换热技术由于其出色的换热性能和安全可行性[3,5]得到了科学界和工程界高度的重视,已成为ITER偏滤器靶板热沉结构冷却的备选方案之一[6,7]。而翅片作为超汽化换热结构中关键的部分，其结构形状对于整体换热性能的影响很大[8]，因此，对于该问题的研究具有一定的现实意义。
2.研究现状
（1）目前科学界和工程界展开的相关研究
对于传统的矩形翅片超汽化结构，国内外众多学者对其换热特性以及性能进行了大量的研究分析。Peipei Chen[9]等人以四氟乙烷R-134a作为冷却剂在超汽化结构上对热流密度和换热效率进行了观测分析，并根据结果对已有的换热特性关联式参数作出了进一步改善和调整；Falter[10] 与Massmann[11]等人通过实验对基于矩形翅片的超汽化结构进行了一定的分析，并根据实验结果对其加以优化；Domalapally[12]等人利用STAR-CCM 对DEMO第一壁条件下的矩形超汽化结构进行了分析改善，以寻求更为高效的换热性能；才来中[13]等人利用仿真与实验相结合的方法研究了超汽化结构的传热特性，并据此提出了适用于矩形翅片的超汽化结构换热关系式。
而为了进一步改善超汽化结构的换热性能，以满足更高的换热需求，有关超汽化结构翅片形状对换热性能的影响的研究也越来越多。Ezato[14]等人提出了基于三角形翅片的超汽化冷却结构，并通过实验验证了基于锯齿形三角形翅片的超汽化结构换热性能优于传统矩形翅片结构的猜想；Wang[15]等人根据六种不同形状翅片结构换热性能的模拟结果，为EAST设计了基于逆流三角形翅片的超汽化结构，实现了更为高效的换热；储德林[1]等人进行了基于激光诱导荧光和高速摄影技术的有关三角形和矩形翅片换热效果的可视化实验研究，得到了不同类型翅片的具体换热特性区别。刘琦[8]等人利用ANSYS CFX从多个方面比较了传统矩形翅片与三角形翅片的换热性能，得出了三角形翅片总体换热性能高于矩形翅片的结论。
- 对于目前研究现状及不足的分析
一是由于过冷流沸腾超汽化换热过程涉及多相换热，换热模型较复杂，在不同的热流及流体参数条件下呈现的具体传热特性并不相同。而在给定参数条件时，换热过程也呈现出明显的分区域性，需要使用不同的关联式来描述。目前可用及最常用的关系式[16,17]也不能完全适用所有情况，特别是当沸腾过程趋向于CHF条件（临界传热）时，尚无关系式能纳入该阶段的传热行为分析[9]。
二是目前大多数对于超汽化结构换热性能的分析研究都是基于传统矩形翅片，且目前投入使用的结构也以矩形翅片为主。而在超汽化结构上尝试其他形状的翅片的概念虽然早已提出，但进行的相关工作却很少[1,8]。
三是进行不同形状翅片超汽化结构对比分析研究时，掌握的文献中实验所设定的流速、热流密度等参数条件变化都较小，区分度不够，无法得出具有普适性的结论[1]。
