微细通道换热器作为一种高效的换热设备,在电子工业、航空航天等领域具有广泛的应用前景。将超声波强化传热技术运用到换热器可进一步提高设备的换热性能。由于微细通道尺度较小,相比常规通道,其流动阻力明显增大,尤其在沸腾状态下,汽泡容易阻塞通道导致系统的不稳定性增强。因此有必要对超声波作用下微细通道流动沸腾压降和不稳定性进行研究。首先,以纯制冷剂R141b和不同浓度纳米制冷剂TiO₂/R141b为实验工质,对超声波作用下微细通道压降特性进行研究。实验结果表明,摩擦压降在总压降中所占比例最大,约占60.27%⁷6.07%。两相总压降和单位长度两相摩擦压降在进出口都施加超声波时最大。实验对比了3种不同浓度纳米制冷剂和纯制冷剂的压降特性。研究表明,纳米制冷剂会使两相总压降和单位长度两相摩擦压降有所降低。研究了不同工况下沿程测点压力曲线变化规律,发现曲线转折点随热流密度的减小和质量流率的增大向出口移动,超声波对曲线转折点没有明显的影响。其次,对超声波在微细通道内声压分布进行数值模拟。结果表明,进出口都施加超声波相比进口施加超声波能提高声压分布强度,功率越大超声波在正负相区对应的声压值越大,而随着频率的增大,对应的正负声压区周期均减小。最后,根据时域和频域特性对超声波作用下微细通道不稳定性进行研究,并采用高速摄影仪进行可视化分析。结果表明,进出口都施加超声波时系统不稳定性最强,其对应的最大振荡幅值提高,振荡周期变长。纳米制冷剂由于纳米颗粒附着在换热壁面,在一定程度上减缓了系统不稳定性。可视化结果表明,进口施加超声波时流型主要为泡状流和弹状流,进出口都施加超声波时则以拉长受限汽泡为主,且回流现象明显。纳米颗粒的加入在一定程度上减小了汽泡的脱离直径。