基于飞秒激光改性表面的矩形通道临界热流密度实验研究

来源：核动力工程杂志2025年第5期北京时间：

作者：曹铭泽, 闫晓, 幸奠川, 张妍, 徐建军, 王艳林, 谢添舟

单位：中国核动力研究设计院先进核能技术全国重点实验室，成都，610213；

摘要：作为激光改性技术的一种，飞秒激光表面改性技术可以在不锈钢、锆合金以及镍基合金表面制备出微结构，具备蜂巢、沟槽、驼峰等特殊结构的微观形貌，并对加热表面的传热传质效率以及热工限值有着重要影响。为验证带压流动环境下飞秒激光改性表面对临界热流密度（CHF）的提升效果，开展了2~4 MPa压力环境下的CHF实验。实验结果表明，飞秒激光改性表面与常规表面随着入口质量流速、入口欠热度的增大而增大，随着局部热平衡含汽率的增大而减小。改性表面存在提升CHF的技术潜力，驼峰与蜂巢表面提升幅度较好。虽然三种表面均为亲水性表面，但CHF的提升收益存在差别，其原因在于不同微结构可能会导致液体冷却过热表面能力的差异。

关键词：飞秒激光, 矩形通道, 临界热流密度（CHF）, 强化传热

基金资助：国家自然科学基金重点项目（U2167207）