电子设备的高效散热问题,促进了窄通道内流动沸腾的研究。窄通道内的流动沸腾特性很复杂,而临界热流密度是防止器件烧毁的重要参数。机载设备在机动飞行期间会受到不同方向不同大小的过载作用,这将增加通道内流动沸腾的扰动。本文在现有的国内外研究成果基础上,通过对过载作用下窄通道内汽液两相流动沸腾和临界热流密度特性的实验研究和数值模拟,取得了动载、加热方位、流体进口温度、质量流速、通道高宽比等对矩形窄通道内临界热流密度的影响规律,为机载蒸发循环冷却系统的设计以及气液两相流动沸腾和临界热流密度特性的研究积累了基础数据。利用旋转平台实现了过载的模拟,并搭建了气液两相流管路循环系统。以蒸馏水为工质,采用单侧加热的窄矩形通道,通过改变通道布置方式、旋转速度、入口温度、流速等参数进行了侧向过载、逆向过载和加热方位对流动沸腾临界热流密度影响的实验。对原始实验数据进行处理,分析了发生临界换热时质量流速、实验段压降和壁面温度的变化,研究了入口过冷度、质量流速、过载和加热方位对临界热流密度的影响规律,并分析了过载作用下沸腾流动不稳定性。结果表明:临界换热发生时,壁面温度急剧增加,有效加热热流迅速减小,实验段压差明显增大且扰动剧烈;临界热流密度随着入口过冷度、质量流速、逆向过载、侧向过载(加热面朝外除外)的增大而增大;相同条件下,加热面朝上时临界热流密度最大,加热面朝下时,临界热流密度最小,这两种方位重力作用较为明显;在逆向过载加热面朝左和朝右时,临界热流密度居中,这两种方位下哥氏力作用较明显;在侧向过载加热面朝外时,临界热流密度受旋转离心力影响较大,随过载增大而减小;窄矩形通道宽高比增大时临界热流密度增加。概括起来,过载剪切力,可以提高临界热流密度;浮升力引起的汽泡向加热面聚集则降低了其临界值。利用侧向载荷下上下两个加热方位及逆向载荷向上加热的实验数据,采用遗传算法对Qu-Mudawar模型进行修正,分别拟合出侧载和逆载情况下的预测关系式,实验值与预测值结果较为符合。运用FLUENT软件的VOF模型,通过对实验段进行实物建模,利用UDF描述沸腾过程,对逆载下窄矩形通道内流动沸腾过程进行了数值模拟。介绍了临界热流密度点确定方法,对临界热流密度的影响因素进行了分析,并与实验结果进行比较。结果表明预测数据与实验结果变化一致性较好但有差异。本文的试验方法、数值模型对于过载下通道内临界热流密度的研究具有学术意义和应用价值,希望对两相流传热传质研究进展有所裨益。