两相流动中单气泡尺度实时电流测量法

戴逸航; 何嘉诚; 陈颖

doi:10.12465/issn.0253-4339.20260402001

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两相流动中单气泡尺度实时电流测量法

XXXX | 更新时间：2026-06-04

- 两相流动中单气泡尺度实时电流测量法
- Real-Time Electrical Current Measurement Method for Single-Bubble Scale Analysis in Two- Phase Flow
- 制冷学报 2026年页码：1-9
- 作者机构：
  
  1.广东工业大学材料与能源学院广州 510006
  2. 广东省功能软凝聚态物质重点实验室广州 510006
- 作者简介：
  
  陈颖，女，教授，广东工业大学材料与能源学院，13602873181，E-mail：chenying@gdut.edu.cn。研究方向：微尺度流动及传热、能源材料及应用。Ying Chen， female， professor， School of Materials and Energy， Guangdong University of Technology， 86-13602873181， E-mail：chenying@gdut.edu.cn. Research fields： microscale flow and heat transfer； energy materials and application.
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(52436003)
- DOI：10.12465/issn.0253-4339.20260402001
  中图分类号： TK124;TK313
- 收稿：2026-04-02，
  
  修回：2026-04-15，
  
  录用：2026-04-16，
  
  网络首发：2026-06-04，
- 稿件说明：
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戴逸航，何嘉诚，陈颖. 两相流动中单气泡尺度实时电流测量法［J］. 制冷学报，XXXX，XX（XX）：1-9.

Dai Yihang，He Jiacheng，Chen Ying. Real-Time Electrical Current Measurement Method for Single-Bubble Scale Analysis in Two- Phase Flow［J］. Journal of Refrigeration，XXXX，XX（XX）：1-9.
戴逸航，何嘉诚，陈颖. 两相流动中单气泡尺度实时电流测量法［J］. 制冷学报，XXXX，XX（XX）：1-9. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20260402001.

Dai Yihang，He Jiacheng，Chen Ying. Real-Time Electrical Current Measurement Method for Single-Bubble Scale Analysis in Two- Phase Flow［J］. Journal of Refrigeration，XXXX，XX（XX）：1-9. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20260402001.

摘要

针对柔性电子热管理中两相换热器微通道内气泡生长特性难以可视化测量的问题，本文提出一种基于气液电导差异的单气泡尺度实时电流测量方法（简称RTECM法），结合单气泡在微通道中经历膨胀、延展和逃逸3个过程的可视化演变特性，建立了从电阻推导出气泡横截面面尺度与长度的理论方法，二者最大偏差为13.4%。进一步将RTECM法与传统可视化直接测量法进行了对比，发现RTECM法拥有敏感的电流分辨率（10

-11

A），可克服高速摄像仪分辨度和帧速率有限的不足。RTECM法可通过电流的微小变化探测气泡起始尺寸、气泡在微通道中膨胀的最大尺度以及气泡逃逸速率。最后对通道结构尺寸与溶液电导率等参数进行了敏感性分析。

Abstract

To address the challenges associated with visualizing and measuring bubble growth characteristics in the microchannels of two-phase heat exchangers used for flexible electronic thermal management， this study proposes a real-time electrical current measurement method （RTECM） based on the electrical conductivity differences between gas and liquid at the single-bubble scale. Using the visualized variation characteristics of a single bubble in a microchannel undergoing three processes （expansion， elongation， and escape）， a theoretical method was established for deriving the cross-sectional scale and length of the bubble from electrical resistance. The theoretical calculations showed good agreement with the experimental data， with a maximum deviation of 13.4%. Moreover， the RTECM method outperformed the visualization measurement method. The measurement results of the two methods were in good agreement. The results further showed that the RTECM method possesses a high current resolution （10⁻¹¹ A）， overcoming the limitations of high-speed CCD in terms of resolution and shooting angle. By capturing minor changes in electrical current， the minimum bubble size， maximum bubble expansion size， and escape speed in the channel can be measured. Finally， a sensitivity analysis was conducted to evaluate the effects of channel structural dimensions and solution electrical conductivity.

关键词

Keywords

references

Koseki K ， Tanaka Y . Feasibility study of ebullient cooling technology for SiC power devices with extremely high heat generation density of 1 000 W/cm 2 ［C］// 2020 23rd International Conference on Electrical Machines and Systems （ICEMS）， 2020 ： 1866 - 1871 .

毛春林，刘汉敏，孙健，等 . 芯片封装均温板壳体的传热特性研究［J］. 制冷学报， 2022 ， 43 （ 1 ）： 138 - 144 .

Mao Chunlin ， Liu Hanmin ， Sun Jian ， et al . Research on heat transfer characteristics of vapor chamber integrated heat spreader for chip package ［J］. Journal of Refrigeration ， 2022 ， 43 （ 1 ）： 138 - 144 .

雷涛，陈绍高，刘秀利，等 . 乙二醇冷却液的劣化检测及增材制造AlSi 10 Mg铝合金在其中的腐蚀行为［J］. 中国腐蚀与防护学报， 2025 ， 45 （ 4 ）： 1014 - 1024 .

Lei Tao ， Chen Shaogao ， Liu Xiuli ， et al . Corrosion behavior of laser additive manufacturing AlSi 10 Mg Al-alloy in ethylene glycol coolant and detection of coolant degradation ［J］. Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection ， 2025 ， 45 （ 4 ）： 1014 - 1024 .

Chen Jin ， Huang Xingyi ， Sun Bin ， et al . Highly thermally conductive yet electrically insulating polymer/boron nitride nanosheets nanocomposite films for improved thermal management capability ［J］. ACS Nano ， 2019 ， 13 （ 1 ）： 337 - 345 .

Ghani U ， Wazir M A ， Akhtar K ， et al . Microchannel heat sinks—a comprehensive review ［J］. Electronic Materials ， 2024 ， 5 （ 4 ）： 249 - 292 .

Lin Y H ， Kang S W ， Wu T Y . Fabrication of polydimethylsiloxane （PDMS） pulsating heat pipe ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2009 ， 29 （ 2/3 ）： 573 - 580 .

Souza R R ， Sá Barbosa F M ， Nobrega G ， et al . Experimental study of an innovative elastomer-based heat exchanger ［J］. Case Studies in Thermal Engineering ， 2023 ， 49 ： 103365 .

Shang Huiqing ， Xia Guodong ， Cheng Lixin ， et al . Comprehensive review of enhancement techniques and mechanisms for flow boiling in micro/mini-channels ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2025 ， 258 ： 124783 .

Zhang Junqiang ， Zou Zhengping ， Fu Chao . A review of the complex flow and heat transfer characteristics in microchannels ［J］. Micromachines ， 2023 ， 14 （ 7 ）： 1451 .

Yang Bin ， Zhu Xin ， Wei Boan ， et al . Computer vision and machine learning methods for heat transfer and fluid flow in complex structural microchannels： a review ［J］. Energies ， 2023 ， 16 （ 3 ）： 1500 .

Suh Y ， Bostanabad R ， Won Y . Deep learning predicts boiling heat transfer ［J］. Scientific Reports ， 2021 ， 11 ： 5622 .

Chang S ， Suh Y ， Shingote C ， et al . BubbleMask： autonomous visualization of digital flow bubbles for predicting critical heat flux ［J］. International Journal of Heat and Mass Transfer ， 2023 ， 217 ： 124656 .

Ali Abid H ， Ong J W ， Lin E S ， et al . Volume and rate measurement of slowly generated gas bubbles ［J］. Flow Measurement and Instrumentation ， 2020 ， 72 ： 101694 .

Yu Kai ， Chen Liuhao ， Zhang Weifeng ， et al . Behaviour of polymer-coated composite nanoparticles at bubble-stabilizing interfaces during bubble coarsening and accelerated coalescence： a Cryo-SEM study ［J］. Journal of Colloid and Interface Science ， 2023 ， 633 ： 113 - 119 .

Coppeta J ， Rogers C . Dual emission laser induced fluorescence for direct planar scalar behavior measurements ［J］. Experiments in Fluids ， 1998 ， 25 （ 1 ）： 1 - 15 .

Surtaev A ， Serdyukov V ， Malakhov I ， et al . Nucleation and bubble evolution in subcooled liquid under pulse heating ［J］. International Journal of Heat and Mass Transfer ， 2021 ， 169 ： 120911 .

Li Wenming ， Joshi Y . Capillary-assisted evaporation/boiling in PDMS microchannel integrated with wicking microstructures ［J］. Langmuir ， 2020 ， 36 （ 41 ）： 12143 - 12149 .

Kadam S T ， Kumar R . Twenty first century cooling solution： microchannel heat sinks ［J］. International Journal of Thermal Sciences ， 2014 ， 85 ： 73 - 92 .

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