열전달 향상을 위한 방법으로 많이 사용되고 있는 마이크로 핀을 포함한 표면 위에서의 핵비등을 액상과 기상에서 질량 및 운동량, 에너지에 대한 지배 방정식을 풀어 수치해석을 수행하였다. 핵비등에서의 기포거동을 계산하기 위해 sharp-interface 레벨셋(level-set) 방법을 상변화 효과와 핀과 캐비티와 같은 잠긴 고체에서의 점착 조건 및 접촉각, 마이크로 액체층에서의 증발 열유속을 포함하도록 수정하였다. 핀과 캐비티를 포함한 표면에서의 기포 생성, 성장, 이탈에 대한 해석을 통하여 핀-캐비티 배열, 핀-핀 간격이 핵비등에서의 기포거동에 중요한 역할을 하는 것을 확인하였다.
Numerical simulation is performed for nucleate boiling on a micro-finned surface, which has been widely used to enhance heat transfer, by solving the equations governing the conservation of mass, momentum, and energy in the liquid and vapor phases. The bubble motion is determined by a sharp-interface level-set method, which is modified to include the effect of phase change and to treat the no-slip and contact-angle conditions, as well as the evaporative heat flux from the liquid microlayer on immersed solid surfaces such as micro fins and cavities. The numerical results for bubble formation, growth, and departure on a microstructured surface including fins and cavities show that the bubble behavior during nucleate boiling is significantly influenced by the fin-cavity arrangement and the fin-fin spacing.
