工程热物理学报

Select

2022 年度工程热物理与能源利用学科国家自然科学基金管理工作综述

关永刚, 陈龙飞, 周天, 李明佳, 李洪伟

工程热物理学报. 2023, 44(3): 567-572.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

统计和分析了2022 年度国家自然科学基金委员会工程热物理与能源利用学科(E06) 自然科学基金的申请、受理、评审和资助情况。介绍了2022 年度学科在加强“双碳” 目标下能源转化利用领域的战略研究与立项工作。介绍了学科2022 年度亮点资助成果和2023 年度工作展望。

Select

R134a 光热协同分解的实验研究

王天浩, 苗红靖, 李嘉杰, 戴晓业, 史琳

工程热物理学报. 2023, 44(3): 573-585.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

具有高温室效应值的制冷剂面临淘汰，废弃制冷剂需要进行销毁处理。然而目前常用的销毁技术存在高能耗、产物有害等问题，因此需要寻找更为节能环保的降解技术。本文提出了一种新的制冷剂光热协同催化的降解方案，并对代表性制冷剂R134a 进行了实验研究，探究了催化剂、温度、光强、反应组分等不同条件对降解反应的影响，并对其降解机理进行了推测。在本文实验条件下，R134a 矿化率基本达到100%。

Select

水合物储层的毛细封闭效应及高压突破机制

赵国钧, 郑嘉男, 杨明军, 宋永臣

工程热物理学报. 2023, 44(3): 586-591.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

含下伏气的天然气水合物储藏是我国海洋水合物矿藏的重要类型，天然气水合物开采过程中，必须考虑下伏气存在产生的影响。目前，仍缺少针对下伏气产生机理的相关研究。本文利用核磁共振可视化实验装置，探究了水合物藏对其下伏气的封闭作用。结果表明，高饱和度水合物藏对外来流体具有阻碍作用，即毛细封闭作用。水合物的存在减小了孔喉半径，使多孔介质内存在较大的毛细管力，最终形成了抑制下伏气运移的水合物封闭层。水合物储层的封闭效应是下伏气稳定存在的基础。此外，降压过程产生的高压差会诱发水合物封闭层的高压突破现象、进而会引起压力骤降，威胁水合物安全开采。水合物开采过程应该考虑避免出现水合物储层高压突破。

Select

超额吉布斯自由能–状态方程模型在含硫天然气中的应用研究

叶恭然, 王琰铚, 方一波, 高旭, 徐元元, 包康丽, 韩晓红

工程热物理学报. 2023, 44(3): 592-599.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

甲烷+ 硫化氢(CH₄+H₂S) 体系汽液平衡(VLE) 数据对酸性天然气脱硫具有重要意义，直接影响天然气脱硫的工艺设计。为了比较不同超额吉布斯自由能–状态方程(G^E-EoS) 模型在再现甲烷–硫化氢体系相行为时的准确性，采用PR 方程, 从不同参考压力系下进行考虑，选择了Huron-Vidal (HV)、modified Huron-Vidal one-order (MHV1)、linear combination of Vidal and Michelson (LCVM) 三种混合法则搭配Wilson、NRTL、UNIQUAC 三种活度系数模型所组成9 种G^E-EoS 模型，且将van der waals 模型作为对比模型，探究了不同模型对二元混合物CH4+H2S 的VLE 数据的关联与预测上的表现，推荐PR+MHV1+UNIQUAC 模型结合温度关联函数A + B × ln T 来关联或预测二元混合物CH₄+H₂S 在温度为273 K 以下时的汽液相平衡相行为，为天然气脱硫工艺提供有效的参考。

Select

双金属粒子在光–氢转换中的作用分析

雷蕾, 桑丽霞

工程热物理学报. 2023, 44(3): 600-607.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本文采用两步阳极氧化法在TiO₂ 纳米环/管阵列表面负载Ag、Cu 纳米粒子，与单金属修饰样品对比分析得到双金属对TiO₂ 光电响应和电极/电解液界面性质的影响。同时，XPS、UV-Vis 和U-t 测试表明AgCu-TiO₂ 光阳极金属抗氧化性强、可见光吸收好、光生电子寿命长，光电流密度达0.76 mA·cm⁻²，对应产氢速率376 μL·h⁻¹·cm⁻²。对AgCu-TiO₂/H₂O、Ag-TiO₂/H₂O 和Cu-TiO₂/H₂O 体系进行分子动力学模拟计算，双金属体系相对较宽的耗尽层可促进光生电子–空穴分离、转移。最终结合热力学、动力学分析得到双金属修饰TiO₂ 光阳极的电子传输路径。

Select

槽式光热电站启动过程的热力学分析

张顺奇, 刘明, 刘继平, 严俊杰

工程热物理学报. 2023, 44(3): 608-616.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

由于太阳能间歇性的特点，光热电站需要进行日常启动，启动过程的能量损失会降低机组的发电量。为了明确光热电站启动过程中能量损失的组成和产生原因，本文对光热电站的启动过程进行了仿真模拟，并对其进行了能量分析。结果表明，光热电站启动过程中设备蓄热、能量损失和发电分别占总输入能量的40.59%、52.89% 和6.51%，其中主要的设备蓄热位于储热系统和镜场，分别占总设备蓄热的80.60% 和14.88%，主要的能量损失为集热器的光学损失、汽轮机的冷源损失和集热管的散热损失，分别占总能量损失的66.12%、18.58% 和8.76%，集热管的散热损失、旁路损失和集热器的散焦损失具备节能潜力，共占总能量损失的15.31%。

Select

热斑分布方式对气冷双级涡轮气热性能影响研究

张瑞峰, 张伟昊, 刘长青, 曾飞, 张绍文

工程热物理学报. 2023, 44(3): 617-622.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对两种不同时序位置热斑在大冷气量燃气涡轮通道内的迁移对涡轮气动性能、叶片表面热负荷和气动激振力的影响开展了数值模拟研究，对比分析了涡轮效率、叶片表面温度分布、出口总温分布、非定常激振力时域/频域特征等，对进口热斑时序位置的选取方式进行了讨论。结果表明对于气冷燃气涡轮，与热斑正对通道中心相比，热斑正对导叶前缘可以有效降低动叶热负荷、改善第二级导叶温度分布均匀性、抑制效率下降、降低非定常激振力水平，有利于改善燃气涡轮气动热力性能。研究结果为大冷气量双级燃气涡轮热斑时序位置选取提供了依据。

Select

SCO₂ 离心压气机非定常凝结特性及DMD 分析

包文瑞, 杨策, 符丽, 胡晨星

工程热物理学报. 2023, 44(3): 623-633.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本文采用雷诺平均Navier-Stoke 方程对离心压气机进行了非定常数值模拟，获得了叶轮内凝结的非定常演化过程。结果表明，受蜗壳非对称结构影响，在一个叶轮旋转周期内叶片前缘压力面凝结区出现了三角形分布。与叶顶间隙内凝结相关的高能量比模态主要有：平均流动模态、与叶频(BPF) 相关的三种模态(0.5BPF, 1.0BPF, 1.5BPF)。低静压条带LP1 引起了这四种模态的局部扰动，模态扰动区与凝结区位置对应，进而从流场结构表明低静压条带LP1 对叶顶间隙内凝结的影响。

Select

内部冲击构型对气冷涡轮气热耦合计算影响的对比研究

李守祚, 罗磊, 王松涛

工程热物理学报. 2023, 44(3): 634-640.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了评估复杂冷却涡轮内部冷却结构变化对涡轮气动及传热性能的影响，本文采用气热耦合计算方法对三种具有不同内部冲击结构的高压导叶进行了研究。分析了无冲击冷却结构、冲击挡板结构以及冲击套筒结构对涡轮气动及传热性能的影响规律。结果表明：在气动性能方面，无冲击冷却结构方案总流量最大，带有冲击套筒结构方案最小，同时涡轮气动效率也会随着内部结构的变化而变化；在传热方面，通过对比可以发现两种冲击方案都会对叶片表面最大温度进行降低，但冲击套筒结构方案同时还能够降低叶片表面平均温度。

Select

基于全叶片曲面参数化方法的涡轮气动优化

陈明升, 陈江, 成金鑫, 向航

工程热物理学报. 2023, 44(3): 641-653.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为进一步挖掘涡轮性能潜力，实现气动优化参数化降维，减少优化耗时，基于全叶片贝塞尔曲面参数化方法、多岛遗传算法和CFD 求解器构建了涡轮三维优化平台。通过建立涡轮叶片吸压力面展开曲面和贝塞尔曲面的参数化映射，全叶片贝塞尔曲面参数化方法实现了叶片吸力面和压力面的同时变形控制，减少了优化控制变量，具有型面光顺性和构造便捷性。对TTM跨音涡轮开展全局气动优化设计研究，结果表明：优化历时约70 h，涡轮设计点绝热效率提升0.48 个百分点，流量增加0.97%，膨胀比下降0.32%，验证了曲面参数化优化方法对涡轮气动优化问题的有效性、工程实用性和降维特性。

Select

基于Omega 涡识别方法的诱导轮内非定常空化流动分析

闫龙龙, 高波, 张宁, 倪丹, 周文杰

工程热物理学报. 2023, 44(3): 654-659.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为精确捕捉诱导轮中空化的行为特征并揭示其非定常流动机理，采用大涡模拟(LES) 对一凝水泵诱导轮在设计工况、临界空化数下单独进行数值分析。基于Omega 涡识别方法，对诱导轮内空化流动的流动结构及空化泡的关系进行研究。结果表明，Omega 涡识别技术可以很好反映流动结构(剪切流与旋转流) 与空化泡的关系：设计流量、临界空化数下，诱导轮叶片入口附近空化泡主要集中在轮缘附近的回流区内，回流区内部流动主要以剪切流的形式存在；而在流道中的回流区内流动主要以旋转运动为主，且空化泡主要集中在回流区与主流的剪切层区。

Select

海底矿石颗粒水力采集运动特性研究

夏秋, 贾浩, 宿向辉, 杨荐

工程热物理学报. 2023, 44(3): 660-667.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

近年来，深海采矿技术及装备的研发引起了众多学者的重视。因对水力采集方式中矿石颗粒附近旋涡流场的认识不够，导致颗粒采集效率低。本文采用欧拉–拉格朗日固液两相计算方法，结合重叠网格方法，对球形矿石颗粒在垂直管道抽吸作用下的启动特性开展数值模拟研究，分析了尾流和涡结构随颗粒运动的变化规律，得出颗粒直径为40 mm，集矿高度为0.07 m 的典型集矿工况下颗粒启动的临界速度和临界提升力。本文发现颗粒进入采集口后，颗粒的阻力系数C_d 和颗粒雷诺数Re_p 达到峰值，随后趋于平稳。颗粒尾流和旋涡随采集逐渐演化发展，且颗粒所受垂直力在平均值附近呈现出振荡特性是由颗粒尾涡的分离点靠近圆球顶部导致。研究结果可为水力集矿系统的设计提供参考。

Select

大攻角翼型的锁频现象及气弹稳定性研究

连波, 胡平, 竺晓程, 杜朝辉

工程热物理学报. 2023, 44(3): 668-676.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

翼型大攻角下涡激振动的锁频问题给飞行安全带来潜在的安全隐患。本文采用非定常雷诺时均N-S 方程模拟了翼型在大攻角下的强制扭转振动，对翼型在40◦ 攻角下的锁频振动现象进行研究。基于非定常数值模拟的结果，获得翼型表面振动周期气动功均值判断翼型的气动弹性稳定性。计算结果表明：扭转振动的锁频区间呈“V” 形，锁频区间内振动频率较小侧气动功显著增加，涡激振动现象发生，而振幅的增大延迟了上仰过程尾缘涡的脱落，会使得其上表面尾缘附近气动功降低，使振动趋于稳定；相空间重构及递归图可以捕捉到非线性动力学系统锁频及非锁频下的状态差异。

Select

不同攻角三角柱双自由度风致振动响应特性研究

邹群峰, 丁林, 宋天, 张力

工程热物理学报. 2023, 44(3): 677-683.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

结构的风致振动现象在自然界和工程应用中极其常见，本文针对等边三角柱风致振动问题，采用二维非稳态数值方法研究了不同来流攻角对振动响应的影响。结果表明，三角柱在低攻角下垂直流向的振幅极低且随折减速度U^∗ 的增加变化不大；当攻角α₀ ⩾ 40^◦ 时，三角柱垂直流向振幅随U^∗ 的增加而上升，可观察到初始分支和上部分支。除α₀ = 10^◦外，三角柱振动折减频率f^∗_y 随U^∗ 的增加先缓慢上升(3 ⩽ U^∗ ⩽ 8)，后稳定于1.0 附近，并可捕捉到频率锁定现象。α₀ = 40^◦ 时，随着U^∗的增加三角柱尾迹由双列涡街向单列涡街的转变。

Select

细微管内氖工质流动冷凝换热特性仿真分析

何发龙, 杜王芳, 赵建福, 苗建印, 张红星, 刘思学, 刘畅

工程热物理学报. 2023, 44(3): 684-689.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

冷凝换热是两相热控系统中的重要物理过程。细致分析不同作用力影响下流动冷凝过程中的气液行为及其换热性能的影响，对冷凝器优化与设计具有一定指导意义。本文采用三维瞬态VOF 模型仿真分析了水平细微管内氖工质管内流动冷凝过程，基于网格无关性分析和实验流型对比，验证了模型的可靠性。分析了质量通量、管径及重力效应对氖工质流动冷凝换热系数及截面气液分布的影响。研究结果表明，质量通量增加、管径减小会提高流动冷凝换热效率，重力效应对冷凝换热效率的影响主要取决于截面气液分布，随着干度变化呈现出重力无关、强化换热和恶化换热三种状态。

Select

钯修饰镍网阳极无膜直接硼氢化钠燃料电池

余涌潮, 邹亚男, 李俊, 付乾, 张亮, 朱恂, 廖强

工程热物理学报. 2023, 44(3): 690-695.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

被动式无膜碱性直接硼氢化钠燃料电池(DBFCs)具备高能量密度、低成本且无储氢需求等优点，被认为是一种极具发展潜力的便携式电化学电源。DBFC 阳极常采用的非贵金属Ni，其价格低廉，且对硼氢化钠氧化反应(BOR) 具有较高的催化活性，但也存在库伦效率较低、副产氢严重等问题，大大降低了阳极产电性能。为解决上述问题，本文采用电化学沉积法在高比表面积Ni 网上沉积Pd 制备了低载量Pd-Ni 阳极，并研究了不同Pd 载量对此阳极BOR 性能的影响。结果表明，当Pd 载量为0.3 mg·cm⁻² 时，构建的DBFC 性能最佳，室温条件下其最高功率密度可达63 mW·cm⁻²，表现出良好的商业化应用潜力。

Select

火焰喷雾热解合成ZrO₂ 纳米颗粒的大涡–群平衡Monte Carlo(LES-PBMC) 模拟

何松, 苏志晶, 徐祖伟, 鲁昊, 赵海波

工程热物理学报. 2023, 44(3): 696-702.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本文基于OpenFoam 平台开发的非线性大涡模拟–部分搅拌反应器(NLES-PaSR) 模型，对FSP 湍流喷雾燃烧火焰进行LES 模拟，并首次发展了高效的多维群平衡蒙特卡洛(PBMC) 方法，对FSP 过程中ZrO₂ 纳米颗粒的时空演化过程进行描述。结果表明，FSP 是一个剧烈的强湍流燃烧过程，在周围稳燃火焰的影响下，其火焰温度具有两个峰值，且三种动力学事件的发生速率均在第一个温度峰值(HAB=0.012 m) 达到最大。随着颗粒在火焰中的迁移及停留时间的增加，颗粒粒径逐渐增大。三种动力学事件之间的相互竞争关系以及颗粒在流场中的迁移行为，共同影响着火焰中颗粒尺寸、形态的演变。

Select

基于特征值的电–热综合能源系统扰动分析

苟星, 贺克伦, 陈磊, 王顺江, 陈群

工程热物理学报. 2023, 44(3): 703-711.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

电–热综合能源系统中，热力、电力子系统间耦合日益紧密，单一系统扰动不仅在该子系统内传播，还会演化至其他子系统，使得系统整体稳定问题更加复杂。由于热力系统传输约束的复杂度且与电力系统分析方法的不兼容性，现有综合能源系统的稳定性分析难以准确考虑热量传输延迟特性及建筑围护储热特性对系统整体动态响应特性的影响。本文建立了包含热电联产装置和电热泵等电热耦合元件，考虑热量传输延迟与建筑围护结构储热特性的电–热综合能源系统整体动态模型，导出了系统状态微分方程。基于特征值分析方法，判断小扰动下系统的稳定性，并结合时域仿真进行了验证。同时，定量分析了系统结构参数及运行参数对电–热综合能源系统稳定性的影响规律。

Select

流量分配对逆流微通道内流动沸腾影响的研究

李昀, 杨振, 姚元鹏, 吴慧英

工程热物理学报. 2023, 44(3): 712-719.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

微通道内的沸腾两相流动是解决高热流密度下微电子设备散热最有潜力的手段之一。本文基于逆流式微通道热沉设计，实验研究了不同流量调配下逆流式微通道内的流动沸腾特性。讨论了流量分配对微通道内流动沸腾过程中传热特性、压降分布和壁面温度演化规律的影响。实验结果表明：当逆流式通道两侧的质量流量相同时，壁面呈现较好的温度均匀性，且两侧流动压降基本保持一致。两侧流量相差越大，其对应最大两相压降偏差越大。逆流式微通道的壁面温度分布和局部热点的位置可以通过改变两侧质量流量的大小实现有效控制。同时，微通道内流体的演化周期同样可以根据两侧质量流量的高低实现调控。

Select

基于贝叶斯算法的CPU 散热片结构自动优化

陈羽, 曾皓, 朱建军, 陈凯, 王建立

工程热物理学报. 2023, 44(3): 720-725.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本文基于数值模拟、结构设计、优化设计以及贝叶斯优化算法提出一种针对散热片结构的自动优化框架，并对CPU 正弦式散热片的振幅、周期和高度进行结构优化。结果表明，优化后的正弦式散热片与平板式散热片和初始正弦式散热片相比，表面平均努塞尔数提高了195%，表面最高温度降低了6.51^◦C。分析了优化前后正弦散热片场协同角的变化，进一步证实了流场和温度场协同性能对散热的本质影响。

Select

平板型环路热管泡沫金属毛细芯优化研究

柳洋, 陈岩, 周东方, 张凯, 辛公明

工程热物理学报. 2023, 44(3): 726-733.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本文设计了一种制备简单，成型规则，参数易控制的泡沫金属毛细芯，通过对其基本参数的研究测试分析，发现控制其孔隙率可以有效控制其平均孔径和有效导热系数。进一步采用不同孔隙率层复合布置的方式对泡沫金属毛细芯进行优化，并搭建实验台对其性能参数进行表征。结果表明：当复合毛细芯的加热侧和吸液侧分别布置为低孔隙率层和高孔隙率层时，其抽吸传质特性及蒸发传热特性均得到了优化。

Select

水下航行器高温排气尾流浮升特性仿真技术研究

朱文彬, 陈庆, 林群青, 韩玉阁, 任登凤

工程热物理学报. 2023, 44(3): 734-742.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

通气管航行状态下水下航行器的排气尾流是水下目标探测的重要热特征，寻求合适的仿真计算方法以揭示水下热排气尾流的浮升演化规律，对反潜技术的发展有着重要价值。本文以水下航行器缩比模型的热排气工况为研究对象，建立了热排气气液两相流动传热耦合模型，以基于VOF 模型的来流法和重叠网格法作为数值计算方法，采用网格自适应技术实现计算优化，对比分析了各计算方法的精度差异，探究了热排气尾流的浮升演化特性。结果表明：重叠网格法更适合于水下航行器热排气尾流的两相流问题计算；网格自适应技术可提升气液界面的捕捉效果、有效提高计算精度；采用网格自适应技术的重叠网格法仿真的与实测的水面热尾迹均呈现细长的非连续的V 字型扩散形态，两者的水面最大扰动温差分别为0.23 K 和0.3 K，优化仿真结果与实测结果一致。

Select

随机硅–锗超晶格高通量筛选和热导率优化

刘祎璇, 蔡庄立, 赵长颖, 林尚超

工程热物理学报. 2023, 44(3): 743-748.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

低维热电材料往往可以通过降低声子热导率实现其热电性能的提升。由两种材料交替生长获得的超晶格薄膜较单一材料薄膜具有更低的热导率，通过改变材料的厚度排布，随机排列的非周期性超晶格甚至可以实现更低的热导率。本文基于非平衡分子动力学模拟计算了硅和锗薄膜热导率和非对称界面热阻，构建了随机硅–锗超晶格热导率的数值拟合等效介质模型。引入邻间因子和修正函数后，获得了可以更为准确预测随机排列硅–锗超晶格热导率的修正等效介质模型。将此模型与遗传算法相结合，可以对大量随机超晶格结构进行高通量筛选，实现了热导率的快速优化。结果表明，即使总厚度大的超晶格最低热导率仍能维持在1.4∼1.8 W·m⁻¹·K⁻¹，平均周期厚度稳定在2.0∼2.5 nm。

Select

火电与周边风/光电场集成的混合电站经济性分析

雍青青, 靳开元, 杨荣贵

工程热物理学报. 2023, 44(3): 749-760.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

以热储能作为枢纽，利用已有燃煤电厂与国家输电网络，和光伏、风电集成多能互补电站，可提升新能源消纳比例与电网调峰能力。本文提出基于气氛保护的二元太阳盐与Hitec 盐联合的四罐级联式方案并分析了技术经济性，结果显示四罐级联式的单位能量成本是传统双罐二元太阳盐储热的49%，充电价3 cents/kWh 时，其度电成本也比二元太阳盐双罐式低约2.2 cents/kWh。由于利用燃煤电厂现有基础设施的初始投资减少，相较抽蓄、压缩空气、钒液流电池电站，储热型火电厂的度电成本在放电时间在9 h 以内具有明显的优势。论文还调研了中国各省风、光、火电厂分布情况，内蒙、甘肃酒泉、山东都适合本方案的推行，以内蒙为例，其境内鄂尔多斯市、乌兰察布市尤为适合本方案的实施。

Select

基于多物理场耦合分析的压接型IGBT散热器多目标优化

宋全刚, 张晓鸽, 陈本乾, 王治平, 肖晋

工程热物理学报. 2023, 44(3): 761-768.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究处于电磁场、温度场和应力场相互耦合的多物理场环境下的压接型IGBT 水冷散热器热阻、流阻及表面压力分布特性，结合ANSYS 软件，提出一种在电磁–热–应力多物理场耦合环境下水冷散热器多目标优化方法。在满足表面压力的前提下，以水冷散热器热阻、流阻最小化为优化目标。采用Kriging 方法构建响应面模型，利用AMGA 优化算法对水冷散热器内部流道结构进行多目标优化设计，计算出了最优方案。搭建试验平台对仿真分析结果进行试验验证，证明文中对压接型IGBT水冷散热器的多物理场耦合分析方法可以指导多物理场下的水冷散热器的设计。

Select

碳烟颗粒沉积对管排换热器性能影响及优化

张钊, 田华, 丁占铭, 张岩, 王振彪

工程热物理学报. 2023, 44(3): 769-780.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对内燃机排气碳烟沉积、导致换热器的换热性能大幅降低的问题，本文建立了包含碳烟颗粒沉积与移除机制的数值模型，基于管排换热器沉积分布特性，研究了换热管形状及布置方式对碳烟沉积特性以及换热压降性能的影响规律。结果表明：沉积层达到动态平衡的时间随椭圆管轴长比增大而增大，与圆管结构相比，合适的椭圆管结构能够抑制碳烟沉积引起的换热性能下降；在无碳烟沉积时叉排结构换热压降性能优于顺排结构，但碳烟沉积对叉排换热器性能影响极大，考虑沉积后叉排圆管性能恶化82.53%，其性能反而远差于顺排结构；在考虑碳烟沉积的情况下，顺排轴长比为0.8 的椭圆管结构的平均换热压降性能与顺排圆管和叉排圆管相比分别提高了51.63% 和223.31%。

Select

缺陷增强铜/金刚石界面热导的分子动力学研究

杨碧环, 李东皓, 祝捷, 亓鹏飞, 唐大伟

工程热物理学报. 2023, 44(3): 781-786.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

铜和金刚石热载流子不同且声子态密度差异大，限制了其界面热输运。本文采用分子动力学模拟对铜和金刚石的界面热输运机理进行探究，提出通过对界面附近纳米尺度的金刚石层添加缺陷来改善其与铜的界面声子耦合。计算结果表明，在缺陷浓度为0.08 时，铜和金刚石的界面热导比未添加缺陷时提高了89.2%。并进一步发现，虽然有缺陷的金刚石薄层自身热导率有所下降但仍远高于一般的热界面材料，因此界面处的集总热阻仍然得到了大幅降低。

Select

相变填充床熔盐斜温层储热系统梯级储热特性

张媛媛, 陈昆伦姚业成丁静陆建峰

工程热物理学报. 2023, 44(3): 787-794.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本文建立了双层相变材料熔盐斜温层储热系统的传热储热数值模型，分析了相变材料熔点/位置/含量/比例对储热系统斜温层厚度、流固温差和有效热效率等参数的影响规律。结果表明，由于相变材料的存在，储热系统斜温层分为高温斜温层，低温斜温层和相变层，出口温度出现三个平台，储热系统形成热能梯级输出，使有效放热效率升高。相变材料位置直接影响储热系统性能，高熔点相变材料靠近出口，提高了中高温段放热量。下层填充物占罐体高度比为0.15 时，有效放热效率比单层时提高3%∼10%。

Select

太阳能甲醇重整制氢过程催化剂颗粒床特性及综合性能数值分析

卫元珂, 高哲, 程泽东, 张俊东, 何雅玲

工程热物理学报. 2023, 44(3): 795-702.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对太阳能甲醇重整制氢系统的数值研究，以往受限于网格划分和计算资源，多采用假设均匀的多孔介质模型，但难以准确描述微观结构下的多组分热-质传输和化学反应过程。本文结合催化剂颗粒床模型和多孔介质模型各自优势，建立了基于实际催化剂颗粒床孔隙率分布的太阳能甲醇重整制氢系统三维综合数值模型，并将计算结果与传统模型进行对比，发现孔隙率分布对系统性能有着较大的影响，而本文所建的基于实际孔隙率分布的模型更接近于系统真实情况。基于此，本文进一步考察了催化剂颗粒尺寸和运行参数对整个系统流动传热和化学反应综合性能的影响规律。

Select

一种板式换热器一侧流量分配的数值分析

王良璧, 陈春江, 雒宝明

工程热物理学报. 2023, 44(3): 803-811.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本文以双人字形板式换热器的波纹通道为对象，用数值模拟方法研究了冷侧通道内的流量分配特性与传热特性。发现在单边流情况下，流体经导流区分流后，存在流量分配不均现象。改变导流区结构参数后得出：当雷诺数在2400∼12500 范围内时，导流区左上侧导流槽角度为60^◦时流量分配较均匀；左上侧导流槽角度为60^◦，导流区左下侧导流槽间距为15 mm 时，流量分配均匀性更好；在上述两种结构基础上，导流区左下侧角度为180^◦ 时，流量分配不均情况改善最佳。在流道中加装封条发现3 个封条效果最佳。

Select

具有嵌入式流道的贯穿电极热再生电池性能特性

陈鹏宇, 张亮, 李俊, 付乾, 朱恂, 廖强

工程热物理学报. 2023, 44(3): 812-817.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

多孔电极内物质传输对热再生电池性能至关重要，而传质较佳的穿透电极内仍然存在物质分布不均，为此构建嵌入式流道以强化物质均匀分布和传输。本文研究了嵌入式流道形式及数量、电解液流量对穿透电极热再生电池物质传输及产电性能的影响。研究结果表明，由于交错型流道具有较佳的物质传输和较均匀的物质分布，电池获得了最高功率(10.0 mW)、最大产电量(1929.1 C) 和最高的相对卡诺效率(10.2%)。在一定范围内交错型流道数量越多致使物质分布越均匀，电池最大功率越高。此外，电池最大功率随着电解液流量的增加逐渐增大，但增大速率逐渐减小，最佳电解液流量为30 mL/min。

Select

蒸发模型对乙醇湍流射流火焰模拟影响研究

王方, 武召阳, 邵奇, 任杰, 金捷

工程热物理学报. 2023, 44(3): 818-830.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

航空发动机燃烧室高精度数值模拟需要合理的蒸发模型，目前蒸发模型对两相湍流燃烧模拟的影响定量研究不足。乙醇较其他燃料蒸发潜热大，对蒸发模型敏感。文章采用LES 求解湍流、TPDF 解决湍流和化学反应的相互作用，研究Abramzon-Sirignano(A-S) 蒸发模型、Spalding 蒸发模型和厚交换层(NC-TEL) 蒸发模型对高雷诺数乙醇两相湍流射流火焰的数值模拟结果并与实验数据对比。定量分析不同蒸发模型对温度、混合物分数及液相分布等的规律性影响发现，A-S 蒸发模型在射流中心区域与实验数据拟合较好，在其它区域表现欠佳；Spalding 模型在x/d=10 截面上模拟结果良好；NC-TEL 蒸发模型在x/d>10 截面及远离射流中心方向上的模拟结果表现最好。与其他模型相比，NC-TEL 蒸发模型在液相速度上与实验数据相差最大为21.9%，表现最好。

Select

高碱煤的烟气强化水洗脱碱研究

王祥曦, 马金荣, 李建, 孙铭跃, 马剑飞, 王峰, 武爱玲, 郭丽, 魏博, 李显, 罗光前, 姚洪

工程热物理学报. 2023, 44(3): 831-839.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本工作基于燃煤电厂烟气(CO₂) 溶于水形成的碳酸可促进高碱煤中碱金属碱土金属(AAEM) 水洗脱除的理论基础，研究了关键工艺参数对脱碱效果的影响规律，考察了洗液循环利用的可行性和烟气强化水洗对重金属的脱除作用。结果表明，烟气强化水洗对红沙泉煤中Na、K 最高脱除率分别可达86.8% 和62.7%；宜化煤脱Ca 率达到44.7%；准东煤脱Mg 率达35.4%；脱碱率随水洗时间的增加和原料粒径的减小而增大；洗液盐浓度与循环次数呈正相关，Ca 和Mg 的脱除率受循环液浓度影响强于Na 和K；煤中As、Ni 等重金属脱除率甚至超过90%。

Select

循环流化床富氧燃烧技术研究进展

葛臣, 王传浩, 李诗媛

工程热物理学报. 2023, 44(3): 840-849.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

富氧燃烧(Oxy-fuel combustion) 技术作为燃烧中CO₂ 捕集技术，在技术适用性和经济性上具有较强的优势。循环流化床富氧燃烧技术(Oxy-CFBC) 兼顾富氧燃烧和循环流化床燃烧的优点，燃料适应性广，烟气中CO₂ 富集程度高，易于低成本实现CO₂ 的捕集。本文梳理了近十五年国内外学者对Oxy-CFBC 技术的研究成果，从Oxy-CFBC 装置、流化特性、燃烧特性、污染物生成与控制、燃料、富氧燃烧电站系统优化、新一代循环流化床富氧燃烧技术以及国内外专利情况等方面进行了总结和分析，最后对Oxy-CFBC 在中国未来发展趋势进行展望。

Select

超低排放燃煤机组Se、Hg 在固相产物中的赋存形态和浸出特性研究

魏书洲, 张军峰, 崔向峥, 赵永椿, 张军营

工程热物理学报. 2023, 44(3): 850-855.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

煤燃烧会产生大量污染物，研究燃煤固相产物中有害痕量元素的含量分布和赋存形态具有深远意义。本文依托Se 和Hg 两种元素，探讨了其在燃煤电厂超低排放机组固相产物中的含量分布、结合形态及浸出特性。结果表明，飞灰中Se 含量高于底渣；底渣中Se 和Hg 的主要存在形态为较为稳定的残渣态，4# 机组底渣中残渣态含量最低；飞灰中Se 和Hg 的主要存在形态为可氧化态；四台机组底渣和飞灰中Se 和Hg 浸出量均低于《危险废物鉴别标准–浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007) 规定排放限值；4# 机组飞灰中Se 对环境的潜在风险更低，Hg 在底渣和飞灰中的浸出量几乎为0，不存在浸出风险。

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容