Utafiti huu unaeleza kile kinachotokea pale msongamano wa joto unaowekwa kwenye ukuta unapoongezeka kwa kasi kubwa ndani ya mtiririko wa maji wenye turbulence. Kituo cha uchambuzi ni hali ya kioevu ya awamu moja kabla ya Onset of Nucleate Boiling (ONB). Katika hatua hii maji bado hayajageuka kuwa mchemko wenye viputo, lakini uga wa halijoto, miundo ya turbulence na taratibu za uhamishaji joto karibu na ukuta huanza kubadilika kwa haraka sana.

Tatizo kuu

Hili ni jambo muhimu kwa mifumo kama vile vipoza vya nguvu kubwa vya kielektroniki, njia za kupitisha joto zenye mizigo mikubwa na baadhi ya matumizi ya nyuklia. Swali si tu kama joto linaongezeka. Swali muhimu zaidi ni kama kioevu kinaweza kuondoa joto kutoka ukutani kwa kasi ya kutosha au kama mchemko utaanza kwa hali isiyotabirika.

Mbinu

Waandishi wametumia Large-Eddy Simulation (LES) kuchunguza mchakato huu. Katika modeli yao, mnato wa maji na uwezo wa kuendesha joto hubadilika kulingana na halijoto. Hilo ni muhimu kwa sababu maji yanapopata joto karibu na ukuta, mali zake hubadilika na hivyo kuathiri tena mtiririko wenyewe.

Matokeo

Matokeo makuu yanaonyesha kuwa kupasha joto kwa kasi na kupasha joto polepole havitoi tabia sawa. Katika kupasha joto kwa kasi, safu iliyo karibu na ukuta hupata joto kubwa zaidi, Stanton number huongezeka kwa karibu %30, na urefu wa kuingia wa kithermali hupungua. Katika kupasha joto polepole, kioevu kilichozidi kupashwa joto hubaki zaidi katika mikanda inayofuata mwelekeo wa mtiririko. Katika hali ya kupasha kwa kasi, safu karibu na ukuta huwa karibu sare zaidi na iliyopashwa sana.

Utafiti pia unaonyesha kuwa miundo ya turbulence karibu na ukuta hupangwa upya wakati wa mchakato huu. Kasi ya mtiririko huongezeka, vorticity ya upande huimarika, na usafirishaji wa joto hubanwa zaidi karibu na ukuta. Hii ina maana kwamba hatua ya kabla ya mchemko si ongezeko la halijoto pekee, bali pia ni upangaji upya wa mtiririko wenyewe.

Kwa nini hili ni muhimu?

Hitimisho kuu ni kwamba hatua ya awamu moja kabla ya mchemko ni muhimu sana kwa usalama na utendaji. Ikiwa mhandisi ataangalia tu wastani wa halijoto ya ukuta, anaweza kukosa maeneo ya hatari yanayobadilika ndani ya mtiririko. Ili kuelewa mwanzo wa mchemko kwa usahihi, ni lazima uga wa halijoto, turbulence ya pande tatu na mabadiliko ya mali za maji yatathminiwe pamoja.

Kwa Verianla, ujumbe mkuu ni huu: katika mifumo yenye mizigo mikubwa ya joto, maelezo madogo ya fizikia karibu na ukuta yanaweza kuamua usalama wa mfumo mzima. Ndiyo maana modeli zinazoeleza hatua hii ya mpito zina thamani kubwa kwa miradi ya baadaye ya kupooza na uhandisi wa usalama.