在這里了解千眼狼最新動態
1研究背景
清華大學研究團隊采用千眼狼Revealer高速攝像機捕獲的高時空分辨率的可視化實驗數據，在寬壓力范圍內對氣泡生長行為進行了系統性實驗研究，建立了包含超過2000個數據點的數據集，全面評估了現有16種氣泡生長模型在寬壓力范圍下的適用性，并提出一種高精度的新關聯式。
2實驗介紹
研究團隊搭建了一套精密的飽和池沸騰實驗系統（圖1），包含沸騰腔體、預熱換熱器、金屬箔加熱片、多型溫度傳感器、高速攝像機（千眼狼Revealer G820_Pro）、LED光源、數據采集系統及溶解氧測定儀。
圖1
高速攝像機被布置在沸騰容器前方，配合背部的LED光源，用于實時捕捉加熱表面（316L不銹鋼）上氣泡的成核、生長、變形與脫離瞬態過程。實驗工質為去離子水，通過硅油循環加熱系統控制壁面熱流密度，確保不同飽和壓力下實現穩定的池沸騰狀態。高速攝像機G820_Pro能以4096×2048分辨率下1000幀/秒高時空分辨率參數捕捉毫秒級氣泡生長全過程，并可與溫度傳感器同步觸發，實時關聯氣泡行為與熱力學數據。
3部分實驗數據解析
3.1 氣泡尺寸計算模型驗證
氣泡在生長過程中往往并非完美的球形，研究對比了“長短軸的算術平均法”與“最大水平直徑與最大垂直直徑的立方平均”兩種常用的等效直徑計算方法。
通過高速攝像機捕獲的高分辨率氣泡輪廓圖像（圖2），研究人員應用這兩種方法進行了計算，在0.1 MPa壓力、22.4 kW/m2熱通量條件下，兩種方法計算得到等效直徑絕對誤差＜2%，均適用于本研究，選用第二種進行后續氣泡尺寸分析。
圖2
3.2 氣泡行為模式可視化分析
利用高速攝像機G820_Pro高時間分辨率捕捉的同熱通量下的氣泡動力學行為時序圖像，直觀地展示了沸騰表面的復雜性，為理解氣泡間相互作用及其對整體傳熱的影響提供可視化證據，而高速攝像的高幀率是捕捉瞬態交互過程的關鍵。
正常脫離：氣泡在特定位置成核、生長，達到最大尺寸后脫離（如122ms）。脫離后，新氣泡很快在同一位置成核（如192ms），形成周期性循環（圖3a）
合并脫離：稍高熱通量下，相鄰核化點出現。氣泡生長到一定尺寸后會與鄰近氣泡合并形成更大氣泡后脫離（圖3b）。圖3c 則捕捉到兩個核化點的氣泡同時脫離后迅速合并的現象。
高通量密集成核：隨著熱通量進一步增加，核化密度增大，合并效應更加顯著，正常脫離比例降低。
圖3
3.3 氣泡生長隨機性量化
受核化點附近壓力場和溫度場的波動以及相鄰氣泡的影響，同一核化點，不同生長周期內的氣泡生長曲線也存在顯著差異，波動范圍可達30%（圖4a，4c）。
通過高速攝像機長時間、連續記錄單個核化點30個氣泡生長周期的尺寸變化（圖4b，4d），發現累積20次生長周期后，平均生長曲線趨于穩定，波動降至約5%。
圖4
4實驗結論
該項研究不僅深化了對沸騰傳熱機理的理解，也凸顯了高速攝像技術在復雜瞬態流體現象研究中的價值。千眼狼高速攝像機G820_Pro以其高分辨率和高幀率特性，實現了對飽和池沸騰中氣泡生長這一瞬態復雜過程的高精度可視化與定量測量，揭示了氣泡行為的多樣性和生長過程的顯著隨機性，鏈接了微觀現象觀測與宏觀模型建立，推動相關理論的發展。
電話：400-859-1866
郵箱：sales@agiledevice.com
地址：安徽省合肥市包河富煌新視覺大廈
微信公眾號
官方抖音
400-859-1866