В ответ на высокоэффективные требования охлаждения железнодорожного транспорта и аэрокосмического оборудования в условиях измененной силы тяжести, в данной статье систематически проведено экспериментальное исследование и построено дата-дривен моделирование теплообмена при кипении водно-этиленгликолевого раствора в микроканалах. Создана экспериментальная платформа с измененной гравитацией на базе центрифуги, которая позволяет моделировать гравитационные условия от 1.00g до 3.16g. Получены данные о коэффициенте теплообмена и критической плотности теплового потока при массовом расходе 50~500 кг/ (м²·с) и плотности теплового потока 100~800 кВт/м². Результаты показали, что ускорение гравитации значительно усиливает теплообмен при кипении: при увеличении гравитации с 1.0g до 3.16g коэффициент теплообмена повысился на 60%~80%, критическая плотность теплового потока возросла на 20%~35%. В зоне низкой степени сухости увеличение гравитации улучшает теплообмен за счет уменьшения диаметра отрыва пузырьков и увеличения частоты их отрыва; в зоне средней и высокой степени сухости гравитация истончаивает и равномерно распределяет жидкостную пленку, эффективно замедляя высыхание. Кроме того, по сравнению с 10 классическими корреляциями теплообмена традиционные модели показывают большие ошибки при измененной гравитации, причем модель Fang показала наилучший результат, но средняя абсолютная ошибка составила 9.6%. Наконец, были разработаны модели прогнозирования коэффициента теплообмена с использованием трех алгоритмов машинного обучения: случайный лес, метод опорных векторов и градиентный бустинг; модель XGBoost продемонстрировала среднюю абсолютную ошибку всего 3.1% в полном диапазоне гравитации, значительно превосходя традиционные корреляции. Результаты исследования могут служить теоретической основой для оптимизации систем охлаждения оборудования железнодорожного и аэрокосмического транспорта.

измененная гравитация;микроканал;теплообмен при кипении;критическая плотность теплового потока;машинное обучение