综述：超声强化传热技术研究进展

本综述系统总结了近五年超声强化传热技术的最新进展，聚焦于增强机制、实验研究和数值模拟三大核心方向。深入探讨了热效应、声空化、声流及声喷泉与雾化等物理机制，分析了单相流、池沸腾、强制对流沸腾和换热器中的热性能提升规律，并指出多尺度耦合、能量效率和极端条件适应性是未来研究的关键挑战。

　　

引言

随着芯片集成度的持续提升，电子设备日益微型化，其热通量显著上升。研究表明，当器件温度达到70-80°C时，每升高1°C，可靠性下降5%。散热性能已成为影响电子设备可靠性和运行效率的关键因素，尤其在国防和航天等高技术领域。传统空气和液体冷却技术已无法满足现代高热量电子设备的散热需求，而沸腾传热强化技术展现出显著优势。当前传热增强方法主要分为被动式和主动式：被动方法包括微通道结构优化、表面处理和纳米流体应用，而主动方法涉及电磁场和超声波场等调控技术。其中，超声强化传热技术因其卓越的可控性而备受关注，通过调整超声换能器的位置、方向、功率和频率等参数，可实现特定区域的精确热调控。

超声强化传热的机制

超声波根据频率范围可分为三类：低频（20–100 kHz）、高频（100 kHz-1 MHz）和超高频（1–10 MHz）。低频超声波因其功率特性也被称为功率超声波。当这些超声波在流体中传播时，会产生多种物理效应，包括热效应、声空化、声流以及声喷泉和雾化。

热效应是指声波在液体中传播时部分声能转化为热量，引起液体温度升高。这种现象在所有频率范围内都会发生，但会降低蒸汽溶解度并对气液传热过程产生不利影响。因此，在气液传热应用中，通常需要冷却装置（如风扇、冷却套、冷却盘管或恒温水浴）来维持等温条件。

声空化是超声波在液体中传播时产生周期性压缩-膨胀效应，当膨胀阶段的局部压力低于液体的饱和蒸汽压时，液体内部会形成空化气泡。这些气泡首先经历振荡生长阶段，一旦其尺寸超过临界阈值便会剧烈崩溃。完整过程称为声空化。根据气泡动态行为，声空化可分为稳定型和瞬态型。稳定空化的特点是气泡在平衡尺寸附近持续振荡而不破裂，主要产生微流效应，通常发生在高频超声波且气泡尺寸较小的情况下。相反，瞬态空化发生在较高声功率下，气泡经历振荡生长后剧烈崩溃，伴随强烈的冲击波和微射流。空化强度主要受超声参数控制，声功率与空化强度呈正相关，而空化阈值强烈依赖于超声频率。研究表明，低频超声波更容易引起空化并产生更大的气泡（与频率成反比）。

声流是指超声波在液体中传播时，部分声能被液体吸收，产生动量梯度诱导宏观对流流动的现象。声流分为体流（由声波衰减引起）和微流（由空化气泡运动产生），典型速度范围为1–100 cm/s。通过测量扩散边界层中的传质速率间接反映流体动力学特性，这一发现间接支持了超声波通过破坏边界层来增强传热的潜在机制。高频超声波产生Eckart流，产生湍流动能，但其效果随流速增加而减弱。相比之下，具有低频率和高强度的超声波通过空化效应产生湍流，从而实现卓越的传热增强。

声喷泉和雾化是中高频超声波在气液界面诱导的独特现象。超声雾化中的质量流量随超声强度增加和频率降低而增加。喷泉形成于液体表面声压超过大气压之处，其高度主要由换能器中心的声压决定。在恒定超声强度下，雾化液滴数量对超声频率的依赖性较小，但在给定喷泉表面积下，较高频率产生更多雾化液滴。局部声压同时超过空化和雾化阈值表明这些现象在声喷中共存。进一步增加超声强度会触发雾化效应，该过程由毛细波不稳定性（产生均匀液滴）和微泡崩溃（产生分散液滴）共同驱动。

声空化和声流是液体中超声强化传热的两种主要机制。区分这些效应的影响非常困难，因为它们通常同时发生。其中，低频超声波（20–100 kHz）以声空化为主，而高频超声波（>100 kHz）主要表现声流。尽管热效应在超声传播过程中发生，但其能量转换效率相对较低。因此，热效应通常可忽略不计，主要用于传热系统中超声能量释放的量热测量。

超声波对传热的影响

单相流

研究提出了在超声驻波作用下非均匀流体中声体积力驱动的流体运动增强传热机制，证明当驻波垂直于传热方向时，传热效率相比自然对流提高达2.5倍，相比纯传导提高11.2倍，而当波平行于传热方向时则抑制自然对流。微扰理论研究表明，直微通道散热器中的驻表面声波（SSAW）通过声流产生声涡流并破坏热边界层，显著改善传热性能，特别是在较短SSAW波长和较窄微通道中表现出更好的热性能。此外，建立了基于多尺度微扰理论的表面声波（SAW）驱动微通道中牛顿流体声热加热的理论模型，证明温升与声能密度呈线性关系，系统尺寸或SAW频率增加增强了能量转换。

椭圆形声聚焦槽利用声干涉和共振特性构建聚焦声场，增强局部声强并减少能量耗散，实验结果显示在自然对流中达到最大传热增强率。还设计了椭圆形横截面空腔基于干涉和驻波准则创建聚焦超声场，增强了局部声强以改善单相自然对流和过冷沸腾中的传热性能。40 kHz超声波对FC-72的传热增强效果在极低过冷条件下达到最佳。对于蒸馏水系统中的螺旋加热器，应用超声波导致速度和温度分布显著更均匀，自然对流换热系数最大增强74%。

池沸腾

超声波对池沸腾的增强效果主要源于其对气泡动力学和边界层的调控机制。通过空化效应，超声波可有效激活成核位点并显著增加气泡生成密度。同时，声压波动促进气泡脱离，减小脱离直径，并有效抑制气泡合并。此外，声流增强了加热表面附近的液体补充，延迟了干涸现象的发生，从而显著提高了临界热通量（CHF）。应注意过高的超声功率可能导致过度气泡破碎并降低传热效率。优化气泡动力学（例如减小初始气泡尺寸）通过空化诱导的极端条件和声流协同作用增强传热，但需要平衡自由基产率和空间分布。

通过耦合Rayleigh-Plesset和能量方程，量化了纳米气泡尺寸和超声频率对空化阈值的影响，确认相变是主要传热机制。稳态振荡分析表明，峰值气泡温度随平衡半径变化，而空化活动由静压和超声频率之间的相互作用控制。高速气泡成像和球形气泡统计建模成功表征了气泡群的尺寸分布和水声特性。通过调整超声参数和流动条件，优化空化效应以增强传热系数（HTC），特别是通过微射流和冲击波破坏热边界层。聚焦超声空腔中的HTC分布与声强相关，表现出更高的声流速度和明显的空化效应。尽管气泡云阻碍传热，但空化崩溃诱导的高温、高压和微射流显著增强了热性能。

声场和声流减小了气泡尺寸并增加了脱离频率，增强了HTC并改善了部分核态沸腾区域的温度均匀性，但由于存在大气柱，在充分发展的沸腾中没有显著效果。虽然声流显著改变了气泡行为和近壁流动，但其效果在高热通量或大间隙下因气泡诱导对流与声流之间的竞争而减弱。研究表明，超声波通过声流增强HTC并降低表面温度，特别是在低热通量下，而粒子图像测速（PIV）和高速成像证实了其对气泡行为和流体混合的调控，为电子冷却提供了新颖解决方案。

相场法（PFM）结合热粘声学模拟揭示，SAW通过涡流诱导气泡脱离和移除增强向下沸腾，破坏热边界层并强化相变传热。尽管具有潜力，超声增强池沸腾面临关键挑战：包括需要高功率或共振条件的能量衰减、高熱通量下气泡引起的声衰减导致失效，以及多因素协同作用（如过冷度、压力和表面形态）制约了增强效果。

强制对流沸腾

超声空化效应通过增加成核密度、提前核态沸腾起始（ONB）和加强气泡碰撞显著增强HTC，但由于流动模式转变，增强比在高热通量下减弱。低频超声波（25 kHz）通过空化（气泡振荡和崩溃）增强湍流动能，破坏边界层并改善HTC，特别是在高流速下。超高频超声波（2 MHz）通过声流产生全局混合，在低流速下表现出更强的增强效果，但随着流速增加效果减弱。频率选择需要基于流动条件进行优化以实现最佳传热增强，低频结果与先前研究一致。超声空化激活丰富的蒸汽胚胎以降低ONB的壁面过热度，而高频压力波动通过促进气泡成核、生长和脱离增强传热。

研究表明，参数共振诱导的非惯性空化产生稳定的周期性流动振荡以优化传热，并将液膜厚度与表面波振动相关联以阐明声流增强气液界面附近的传质。超声波通过调控气泡动力学、加强声流诱导的二次流和稳定气液流动来增强强制对流沸腾，其机制因沸腾条件而异。超高频超声波（2 MHz）通过非空化放大流体振动改善近壁传热。研究表明，超声波场（主要通过声流）产生二次环流，增强流体混合和传热，在低雷诺数（Re）下最高达87%，尽管增强随着雷诺数增加而减弱。

研究揭示，低频空化和高频声流都比单频超声波产生更优异的传热增强，这与更大的诱导流体湍流有关。等效超声波传播方法与湍流模型证实了单/双换能器在特定位置的增强效果，源于声流破坏边界层和空化诱导的湍流和微射流。确定了声场对团簇产生影响所需的最小气泡尺寸。结合基于动态网格控制的用户定义函数（UDF）与空化模型的研究揭示，声流涡流和微射流驱动温度场均匀化。

换热器

换热器作为工业应用中广泛使用的传热设备，在加热、制冷、化工过程和热回收中发挥着重要作用。研究表明，超声技术可有效增强换热器性能，其增强机制主要涉及声空化、声流扰动和热边界层破坏。因此，主动传热增强机制备受关注用于换热器优化。

在双垂直线圈和壳式换热器中，应用28 kHz超声波以及优化流动配置发现增强了壳侧努塞尔数并降低了压降。传热性能的改善超过了提供的波能量。不同于先前方法，将超声换能器直接安装在与流体接触的位置。超声波通过增强湍流和空化显著增加了HTC。增强随着超声功率增加而增长，但随着流速或加热器功率增加而减弱。还通过加强布朗运动和提高Zeta电位（稳定性）抑制了纳米颗粒沉降和团聚。

大量研究表明，超声功率与增强因子之间存在正相关关系，而流体流速呈现反比关系，增强效果进一步受流体性质和流动模式的影响。在逆流板式换热器中，超声波可有效增强焓回收效率。超声波通过空化产生微泡和加强表面更新，显著增强了液滴冷却和冻结过程中的传热传质效率。

在翅片扁平管换热器中，增强在低流速、环境温度和空气通过速度下更为明显。40 kHz超声波通过破坏热边界层和通过声流、空化和微对流增强流体混合，显著提高了双管换热器（DPHX）中的HTC。在入口温度60℃和超声功率240 W下实现了104%的最大传热改善。使用数据处理分组法（GMDH）和响应面方法（RSM）的预测模型基于输入参数（如入口温度、流速、空气速度和超声功率水平）准确评估了翅片管换热器（FTHX）性能，GMDH模型略优于RSM模型。

采用人工神经网络（ANN）和自适应神经模糊推理系统（ANFIS）结合粒子群优化（PSO）来预测双管逆流换热器的传热速率、努塞尔数、传热单元数（NTU）和有效性。上述研究表明，超声增强换热器性能主要受换热器配置、热工水力参数、超声参数和工作流体性质的综合影响。

气泡特性

超声波调控气泡动力学是增强传热性能和改善临界热通量（CHF）的关键机制，在微电子设备冷却等领域展现出重要应用价值。通过SAW驱动的声流和气泡动力学控制（振动/分裂/脱离）增强传热，核心机制被确定为热边界层的协同破坏和主动气泡行为操控。声场在气泡表面诱导毛细波，引起气泡接触线收缩和从加热表面脱离，而声辐射压力进一步促进气泡脱离并抑制向膜态沸腾的转变，从而增强CHF。

狭缝中的声压放大使微泡变形、振荡和自组装，从而改善HTC。超声场通过诱导气泡表面毛细波和增加气泡脱离频率和运动速度来增强传热，这 destabilizes 气液两相流并促进流体混合。超声场产生初级和次级Bjerknes力。前者驱动气泡沿加热壁快速滑动（扫掠效应），而后者引起气泡之间的吸引或排斥（切割效应），显著缩短气泡生长时间并增加脱离速度。

通过声空化（气泡振荡、团簇化和崩溃）和次级Bjerknes力诱导的自组织结构增强传热，核心机制涉及局部能量集中和微流的协同效应。通过高速成像和镜面原理模型观察到，气泡崩溃产生局部高温高压，诱导微对流。气泡聚集和运动改变局部流动条件和热边界层，而气泡振动和二次声辐射扰动周围液体，共同增强传热。气泡通过辐射压力波的相互作用影响其径向脉动，改变膨胀比和振动行为，从而调制局部流场和能量分布。

气泡径向脉动、平移和变形通过改变局部流场结构和能量分布影响传热，而气泡之间的Bjerknes力进一步调控其运动和变形。类似结论报道了非球形气泡变形通过改变次级Bjerknes力的大小和方向影响气泡间相互作用。研究还表明，平衡气泡半径和壁与气泡之间的距离显著影响压缩比，气泡对的取向调制朝向边界的射流强度，初始气泡半径和归一化间隔距离强烈决定了声空化气泡的崩溃时间和液体射流速度。

通过耦合修正的Keller-Miksis方程与Noble-Abel stiffened gas (NASG)状态方程的新模型揭示了质量和传热对近壁双气泡空化行为的调控机制。发现在较低声幅下热传导主导气泡内部能量平衡，而在较高声幅下质量传输变得更加重要，并且最大响应的最佳气泡半径随着频率或幅度的增加向更小值移动。发现液体温度升高改变了气泡内部的蒸汽量，改变了压缩力和缓冲效应的相对大小，导致崩溃强度先上升后下降，在最佳温度达到峰值。

报道表面粗糙度通过影响波传播和增强散射减小气泡尺寸和减弱空化强度，导致更低和更快速稳定的池温度。在高流速下，声场对单相流传热的影响有限。在沸腾传热中，由于超声空化气泡破裂形成的强压力脉冲，在某些流体温度下甚至可能抑制传热增强。在超声技术领域，能量转换过程仍缺乏系统的理论分析和实验验证。此外，大多数关于换热器能效评估的研究主要关注被动增强技术，微通道传热系统中的相关探索相对不足。

参数研究

超声频率

研究发现21 kHz比45 kHz的传热增强更大，因为管的大部分下表面位于波腹区域，促进了气泡动力学。尽管33 kHz波相比40 kHz提供更好的传热增强，但也诱导了更高的系统压力损失。其他研究表明，低频超声波仅导致系统压力损失轻微增加。40 kHz超声波在5 cm距离处实现最大传热增强82.4%，而120 kHz在10 cm和15 cm处表现最佳（分别为74.2%和59.7%）。

低频（25 kHz）和超高频（2 MHz）超声波表现出不同的增强机制：声流（2 MHz）的效果随着流速增加而减小，与湍流动能减少一致，而空化效应（25 kHz）由于声学气泡相对于层流边界层的相对尺寸更大而加强。组合低频和高频超声波通过在水流中产生更大的湍流比单频超声波更有效地增强传热。然而，诱导的湍流并非均匀分布，协同效应主要依赖于沿加热壁的湍流生成。显示2 MHz超声波由于流动方向的突然变化和湍流率增加而强烈改变通道中的流动模式。此外，发现在恒定热通量下，传热改善随着超声频率增加而减少，因为较高频率促进气泡合并而不是生长过程中的热吸收。

传热机制取决于超声频率与气泡共振频率之间的关系。对双气泡和高压情况的分析表明，在高压条件下且超声频率远离共振频率时，该过程可近似为绝热。发现成核气泡数量在不同频率下相似，蒸汽气泡生成对频率变化敏感性低。尽管在给定功率下频率和幅度成反比，但它们的乘积保持大致恒定，导致稳定的超声压力幅度和对ONB壁面过热没有显著影响。环境气泡半径范围随着超声频率增加而变窄，气泡界面处的热交换被确定为内部能量平衡中的主要机制。

当超声强度足够大时，较低频率由于更长的声波周期下增强的超声空化、热和振动效应，改善了带扭曲带的壳管式换热器（STHXTT）的整体性能。通过比较各种研究结果，得出结论：较低超声频率比更高频率更有效地增强强制对流和过冷沸腾，特别是在几十kHz范围内，而较高频率在自然对流中产生更大的改善。

超声功率

证明在所有热通量范围内，90 W比30 W对光滑和螺纹管的传热性能更有效。发现不同管型的超声波增强比随着超声功率增加而降低。表明在恒定加热功率和流速下，传热增强随着超声功率增加而增加，因为最大空化气泡半径（R_max）与超声功率成正比，与超声频率成反比。更大的R_max导致气泡崩溃时更大的破坏，从而带来传热改善。高超声功率在ONB低壁面过热度下显著增加加热表面的成核胚胎数量，这归因于超声功率在主导空化的超声压力中占主导地位。

增加超声功率直接增加HTC，并在较低流速下更明显地增强对流系数。不同的换能器放置类型都增强了传热，特别是在较低体积气流速率和较高超声功率水平下，尽管增强速率因放置类型而异。超声波显著增强了流动沸腾传热，尽管强化效果随着热通量增加而减弱。此外，由于 resulting 超声压力幅度增加，增强效率随着辐射角度增大而上升。观察到传热增强随着与加热器的距离和入射角增加而减少。最大增强比发生在加热表面对齐换能器中心时。

带有超声波的声空化降低了加热表面温度，当换能器放置在管道中间时，局部努塞尔数增加。当换能器位于上游时，超声效果随流动传输，下游释放的波在低Re下仍影响圆柱表面的传热。在纵向表面声波（SAW）激励下，由于声流在气泡根部形成涡流，促进气泡脱离同时抑制气泡的横向生长和运动。因此，气泡几乎静止地悬浮在液体中。横向SAW产生产生平移推力的涡流在气泡上，引起横向运动并最终从表面脱离。在叠加SAWs激励下，横向SAW破坏了最初由纵向SAW建立的气泡周围的垂直流动平衡，不平衡的涡流破坏了热边界层并削弱了粘性效应。

当超声波在出口处应用时，其传播方向与流体流动相反，导致较弱的空化和与入口应用相比更差的传热性能。水平换能器放置导致小的垂直幅度，减少空化，并降低传热增强效果。

换能器配置

所有超声组合显著增加了入口和充分发展区域的传热，相比无超声波。然而，当换能器放置在通道入口附近时，增强较少， due to 管内不稳定入口流动的干扰。此外，传热改善并不绝对随着换能器数量增加而上升，原因尚不清楚。不同的换能器放置类型都增强了传热，特别是在较低体积气流速率和较高超声功率水平下，尽管增强速率因放置类型而异。超声波显著增强了流动沸腾传热，尽管强化效果随着热通量增加而减弱。此外，增强效率随着辐射角度增大而上升 due to resulting 超声压力幅度增加。

观察到传热增强随着与加热器的距离和入射角增加而减少。最大增强比发生在加热表面对齐换能器中心时。带有超声波的声空化降低了加热表面温度，当换能器放置在管道中间时，局部努塞尔数增加。当换能器位于上游时，超声效果随流动传输，下游释放的波在低Re下仍影响圆柱表面的传热。在纵向表面声波（SAW）激励下，由于声流在气泡根部形成涡流，促进气泡脱离同时抑制气泡的横向生长和运动。因此，气泡几乎静止地悬浮在液体中。横向SAW产生产生平移推力的涡流在气泡上，引起横向运动并最终从表面脱离。在叠加SAWs激励下，横向SAW破坏了最初由纵向SAW建立的气泡周围的垂直流动平衡，不平衡的涡流破坏了热边界层并削弱了粘性效应。

当超声波在出口处应用时，其传播方向与流体流动相反，导致较弱的空化和与入口应用相比更差的传热性能。水平换能器放置导致小的垂直幅度，减少空化，并降低传热增强效果。

流速

发现超声波在10000–15000的Re范围内有效增强湍流管流中的传热。超出此范围，增强能力减弱，并且Nu_w/Nu_o比（有超声波的努塞尔数/无超声波的努塞尔数）降至1以下，因为更高的流动惯性力将高温水对流下游，阻碍从加热表面的热对流并减少传热。在低Re和恒定超高频超声波（2.8 MHz）下，发现声流破坏壁边界层并增强流体-壁传热。随着Re增加，流速逐渐主导传热过程，超声波主要改善流动与温度场之间的协同作用。

多项研究表明，超声波对传热增强的效果随着流速和其他驱动力的增加而减弱。实验结果表明，增加Re减少了声流相对于流体流动对传热和流场的影响。声流环流产生的横流负责传热增强。HTC比随着流速增加而下降，因为超声波诱导的湍流与流动惯性相比减弱。实验结果表明，25 kHz超声波通过声空化扰动热边界层，从层流到湍流模式增强传热。增强因子随着Re增加而减少，直到在湍流模式中达到渐近线。对于2 MHz超声波，声流改善流动内的对流效应，增强传热；然而，增强因子随着Re上升而下降，并在Re = 7500 beyond 完全停止。

减少换热器上的流速、环境温度和空气通过速度增加了超声激励的效果。揭示向下传播的超声波在向下游移动并消失在最高自由流速度的区域中增强传热。超声束被主流对流，其倾斜随着自由流速度改变。换能器产生类似于射流流动的声束，它将较冷的水从上部流动输送以替换加热的近壁水，降低表面温度并增加努塞尔数。

微通道的热响应随着超声波加速。空化和声流效应扰动近壁流动边界层，加强传热。较低Re导致更好的传热增强，这归因于小Re对应于通过添加超声波施加的每单位时间的大能量。测试表明，压降主要来自通道中的粘性损失，超声波对其没有负面影响。超声波显著增强传热，减少流动阻力，并改善整体性能。然而，随着Re增加，阻力减少和整体性能改善减弱。

热通量

传热增强比在较高热通量条件下通常低于较低热通量或较低瑞利数条件。这一发现与先前文献一致，报告自然对流中的增强比高于过冷沸腾。对于小型普通加热器上的核态沸腾，5–10 μm幅度的超声波在低热通量下增强传热。可视化显示，声流在较高幅度下贡献更大，而声力在较低幅度下主导。随着热通量增加，由于加热表面上蒸汽气泡的剧烈生长和脱离，超声波效果减弱。

超声增强在饱和沸腾中表现出有限的功效，主要归因于高熱通量下气泡的强声衰减。在低热通量（单相自然对流）下，传热增强因子随着换能器和加热棒之间距离增加而略微减少。然而，在高热通量（过冷核态沸腾）下，增强因子随着距离增加而增加。在过冷核态沸腾中，传热机制不仅依赖于声流，还依赖于沸腾模式：更多气泡在棒表面形成，不规则移动，混合周围水，并将较冷的水带到棒上，从而增强传热速率。

对于螺纹和翅片管，HTC versus 热通量呈现“波浪状”趋势：它在ONB上升，随着热通量进一步增加而下降，并在非常高热通量下再次上升。超声波导致结构化管上的气泡合并和生长，这导致HTC下降。然而，高热通量和声流促进剧烈气泡运动和脱离，导致HTC再次上升。增加热通量增加HTC，并减少超声波对HTC的影响。超高频超声波通过扰动近壁流动增强垂直加热表面的传热，特别是在较低热通量下。在较高热通量下，与波的相互作用变得更加复杂，增加速度但限制加热表面下部区域的流覆盖。

超声波在低热通量下显著增强传热，但其效果随着热通量增加而减弱， due to 从气泡流向受限气泡流的转变。在流动模式转变为伸长受限气泡流后，当热通量进一步增加时，传热恶化。虽然超声波阻碍光滑和二维翅片管的饱和沸腾传热，但三维翅片管的超声波增强比在低热通量下为负，但在高热通量下为正。

过冷度

在较高热通量条件下，超声振动诱导的过冷效果变得不那么显著， due to 强烈的体核态沸腾。在过渡沸腾区域，高幅度超声波促进了在15 K过冷度下通常不会发生的微泡发射沸腾（MEB）。然而，当稳定的MEB在21–40 K过冷度下建立时，其对气泡行为和HTC的影响变得不显著。随着过冷度增加到50–60 K，不稳定的蒸汽膜持续非常短的时间，然后在声流和毛细波下被破碎和冷凝，导致进一步的传热增强。

研究了MEB中的非均匀空间行为，发现加热器功率输入与表面热通量之间的线性相关性在MEB转变期间 breakdown。MEB现象的特点是在临界过冷度水平下超过CHF的异常热通量。该过程涉及瞬时气泡崩溃和微米级气泡团喷射的耦合机制，表现出与淬火沸腾中微气泡动力学的物理相似性。在较高温度下，流体温度上升，提供更大的热导率和更低的粘度，从而导致增加的HTC。揭示热流体入口温度的变化对HTC改善没有显著影响。

超声波对传热和CHF的增强效果在很大程度上取决于过冷度和沸腾空间高度。在核态沸腾模式中，声流改变了向上液体流动和与气泡动力学（生长、脱离和上升）相关的涡流结构。随着热通量增加，气泡诱导对流加速并与加热表面附近的声流竞争，削弱超声波对传热的影响。在过渡沸腾模式中，超声波对MEB传热的效果取决于声流和蒸汽膜诱导振荡流动之间的竞争，当声流在近壁主导时发生增强。发现入口过冷度对超声波的强化效果没有显著影响。

纳米流体

纳米流体作为潜在工作流体，与超声波结合展示了传热增强的显著优势。尽管表面活性剂添加降低了表面张力，但它们在加热器上的沉积限制了HTC改善，导致表面活性剂仅在低热通量下