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1研究背景
清华大学研究团队采用千眼狼Revealer高速摄像机捕获的高时空分辨率的可视化实验数据，在宽压力范围内对气泡生长行为进行了系统性实验研究，建立了包含超过2000个数据点的数据集，全面评估了现有16种气泡生长模型在宽压力范围下的适用性，并提出一种高精度的新关联式。
2实验介绍
研究团队搭建了一套精密的饱和池沸腾实验系统（图1），包含沸腾腔体、预热换热器、金属箔加热片、多型温度传感器、高速摄像机（千眼狼Revealer G820_Pro）、LED光源、数据采集系统及溶解氧测定仪。
图1
高速摄像机被布置在沸腾容器前方，配合背部的LED光源，用于实时捕捉加热表面（316L不锈钢）上气泡的成核、生长、变形与脱离瞬态过程。实验工质为去离子水，通过硅油循环加热系统控制壁面热流密度，确保不同饱和压力下实现稳定的池沸腾状态。高速摄像机G820_Pro能以4096×2048分辨率下1000帧/秒高时空分辨率参数捕捉毫秒级气泡生长全过程，并可与温度传感器同步触发，实时关联气泡行为与热力学数据。
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部分实验数据解析
利用高速摄像机捕获的序列图像数据是定量分析气泡行为的基础。
3.1 气泡尺寸计算模型验证
气泡在生长过程中往往并非完美的球形，研究对比了“长短轴的算术平均法”与“最大水平直径与最大垂直直径的立方平均”两种常用的等效直径计算方法。
通过高速摄像机捕获的高分辨率气泡轮廓图像（图2），研究人员应用这两种方法进行了计算，在0.1 MPa压力、22.4 kW/m²热通量条件下，两种方法计算得到等效直径绝对误差＜2%，均适用于本研究，选用第二种进行后续气泡尺寸分析。
图2
3.2 气泡行为模式可视化分析
利用高速摄像机G820_Pro高时间分辨率捕捉的同热通量下的气泡动力学行为时序图像，直观地展示了沸腾表面的复杂性，为理解气泡间相互作用及其对整体传热的影响提供可视化证据，而高速摄像的高帧率是捕捉瞬态交互过程的关键。
正常脱离：气泡在特定位置成核、生长，达到最大尺寸后脱离（如122ms）。脱离后，新气泡很快在同一位置成核（如192ms），形成周期性循环（图3a）
合并脱离：稍高热通量下，相邻核化点出现。气泡生长到一定尺寸后会与邻近气泡合并形成更大气泡后脱离（图3b）。图3c 则捕捉到两个核化点的气泡同时脱离后迅速合并的现象。
高通量密集成核：随着热通量进一步增加，核化密度增大，合并效应更加显著，正常脱离比例降低。
图3
3.3 气泡生长随机性量化
受核化点附近压力场和温度场的波动以及相邻气泡的影响，同一核化点，不同生长周期内的气泡生长曲线也存在显著差异，波动范围可达30%（图4a，4c）。
通过高速摄像机长时间、连续记录单个核化点30个气泡生长周期的尺寸变化（图4b，4d），发现累积20次生长周期后，平均生长曲线趋于稳定，波动降至约5%。
图4
4实验结论 该项研究不仅深化了对沸腾传热机理的理解，也凸显了高速摄像技术在复杂瞬态流体现象研究中的价值。千眼狼高速摄像机G820_Pro以其高分辨率和高帧率特性，实现了对饱和池沸腾中气泡生长这一瞬态复杂过程的高精度可视化与定量测量，揭示了气泡行为的多样性和生长过程的显著随机性，链接了微观现象观测与宏观模型建立，推动相关理论的发展。
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