工程热物理学报

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刘铠瑞, 王利民, 郭亚龙, 王超, 唐春丽, 车得福

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1737-1752.

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为了使电站锅炉动态建模与仿真在灵活性改造、延寿改造与控制策略优化等方面展现出更好的应用潜力，本文系统且深入地综述了当前燃煤电站锅炉动态建模与仿真领域的研究进展。首先分析了电站锅炉动态建模方法与仿真工具；随后详细论述了锅炉汽水系统、燃烧系统与制粉系统动态仿真模型的研究进展，并对各子系统不同建模方法的优缺点进行讨论；接着重点梳理了燃煤电站锅炉灵活性方面的应用现状，包括低负荷工况建模仿真、启动过程优化、剩余寿命预测和“煤电+” 耦合发电系统仿真；最后从国产化软件、建模方法、模型精细化、系统耦合与模型验证等方面，对燃煤电站锅炉动态建模与仿真的未来发展趋势进行了展望，为后续研究提供参考。

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褐煤热泵预干燥超临界CO₂ 循环发电系统理论研究

张旭伟, 张一帆, 李红智, 吴家荣, 乔永强

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1753-1761.

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褐煤含水量高，直接燃烧发电存在效率低、投资大的问题。为此，本文提出了一种集成褐煤热泵预干燥的超临界二氧化碳循环发电系统，并建立了超临界二氧化碳循环发电系统和褐煤热泵预干燥系统的耦合计算模型，以某660 MW 发电系统为例，对直燃褐煤发电系统和褐煤热泵预干燥发电系统进行对比分析。结果表明：褐煤发电系统通过热泵干燥褐煤可以使系统发电效率提高1.44%，发电标准煤耗率降低8.06 g·(kWh)⁻¹；分析发现，预干燥褐煤使得锅炉燃烧损降低高达4.47%，排烟耗散降低0.35%，从而使系统效率提高1.29%，燃烧损和排烟耗散降低是系统节能的主要原因；干燥机效率、褐煤干燥程度和热泵COP 越高，褐煤热泵预干燥发电系统节能效果越显著。

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空分压缩余热自利用的理论增效极限研究

张涵玮, 周霞, 荣杨一鸣, 王凯, 植晓琴, 邱利民

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1762-1767.

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大规模空分系统中，利用各级空压机出口的低品位余热，经热驱动制冷循环转换后反馈用于冷却各级入口，可使实际过程进一步趋近于理想的等温压缩过程，实现压缩余热自利用和压缩过程自增效的目的。以10 万规模空分中空压系统的余热回收为例，基于气体压缩和热功转换基础理论，构建理想情况下压缩余热反馈增效的热力学模型，分析该方法对压缩过程的理论增效极限。进一步，研究了压缩机级数、环境温度等关键因素对于压缩效率提升的影响规律。结果表明，在热机循环冷端温度和制冷循环热端温度为40^◦C 的条件下，当环境温度为20^◦C 时，四级自增效流程的理想节能率可达5.39%。此外，节能率与压缩机级数和环境温度分别呈负相关和正相关。整体而言，此方法理论上可达到的节能效果显著，具有较大的发展应用潜力。

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基于相图低成本高温混合熔盐的配制及其热物性

王元聪, 桑丽霞

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1768-1773.

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基于相图计算，制备了三种碳酸盐-氯盐体系混合盐，利用同步热分析仪对所配制熔盐的熔点、潜热、初晶点、分解温度进行了测定，选出性能较好的混合盐，进而对其进行比热测试、热循环稳定性测试和蓄热成本计算。结果表明，0.18K₂CO₃-0.14Na₂CO₃-0.68NaCl 混合盐具有较低的熔点、较高的潜热与分解温度和良好的热循环稳定性，与Li₂CO₃-Na₂CO₃-K₂CO₃混合熔盐相比具有更低的相变蓄热成本。

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平板磁制冷和热电磁复合制冷微元循环数值研究

黄红梅, 李振兴, 李珂, 海鹏, 郑文帅, 戴巍, 沈俊

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1774-1782.

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本文借助COMSOL 多物理场耦合软件，构建了二维瞬态平板磁制冷微元模型和热电磁复合制冷微元模型，考察了热电臂厚度、电流、运行频率、外界对流换热系数对复合制冷性能的影响。模拟结果显示，在大多数工况下热电磁复合模型的比制冷功均大于磁制冷模型的比制冷功率；改变不同几何和运行参数对复合制冷性能有不同的影响。在研究工况范围内，改变热电臂厚度(0.05∼0.5 mm)、电流(0.4∼0.8 A)、运行频率(0.5∼4 Hz) 和对流换热系数(500∼2000 W·m⁻²·K⁻¹)，热电磁复合制冷微元模型相比于平板磁制冷微元模型，制冷功率密度最大提高分别为2.05 倍、2.12 倍、2.68 倍、1.87 倍。本研究对后续开展热电磁复合制冷系统机理研究提供重要指导。

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周向总温畸变下跨音压气机转子运行工况分析

赵红亮, 张文强, 张敏, 杨晨, 杜娟, 聂超群

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1783-1792.

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进气总温畸变严重影响压气机稳定性，过去的研究往往把压气机整体作为研究对象，很少关注转子叶片在周期性转入转出畸变区时性能变化情况。本文以单级跨音压气机为研究对象，首先通过单通道定常计算开展均匀来流下的数值模拟，与试验数据对比验证了计算的准确性。然后开展了进口周向范围180^◦，高温500 K 的全环非定常模拟获得整条特性线，并分析了相比均匀来流条件下最高效率点的等熵效率增大的原因。最后详细介绍轨道法并利用该方法得到了最高效率点转子叶片在不同周向位置的压比–折合流量特性，发现总温畸变条件下，不同周向位置对转子载荷的影响基本等同于改变其折合转速，并分析得出最有可能先发生失速的周向位置是由低总温区转入高总温区时。

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透平静叶叶身全覆盖气膜冷却有效度实验研究

胡可欣, 张振, 苏欣荣, 袁新

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1793-1799.

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燃气轮机透平叶片气膜冷却性能受到吹风比、曲率、压力梯度等多种因素的影响。本文采用压力敏感漆(PSP) 技术研究了燃气轮机静叶气膜冷却的冷却性能，实验测量了不同吹风比下全覆盖气膜的冷却有效度，并结合单排孔冷却的实验结果进行分析。结果表明：随吹风比增大，压力面冷却有效度递增，吸力面受曲率和压力梯度影响，冷却有效度先递增后递减；前缘射流在低吹风比下附壁效果较好，高吹风比下由于复合角造成冷气向中叶展汇聚；通过对比单排冷却的叠加结果与全覆盖实验结果的误差，研究了Sellers 叠加模型在叶栅条件下的适用性。

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曲面对层板/热障涂层耦合结构冷却特性的影响

黄鑫, 浦健, 王建华, 高润毅

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1800-1807.

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先进的双层壁化叶片表面喷涂热障涂层是提升未来航空发动机热效率的关键技术之一。本文利用数值模拟探讨了壁面曲率对涂敷热障涂层的双层层板冷却结构体系中各热防护措施(包括：气膜冷却、内部近壁换热及表面涂层隔热) 的影响，并在不同热障涂层厚度和冷/热气流吹风比下，开展了金属表面综合冷却效率(ϕ) 和TBC 热防护效率(τ) 对壁面曲率的敏感性分析。结果表明：曲面对气膜效率和热障涂层热防护作用影响较大，但几乎不会影响内部传热。凸面模型具有最高的气膜效率，而在凹面模型中使用热障涂层会产生最大的ϕ 增量。整体来看，凸面具有最高的ϕ 和τ，凹面下这两种效率均最低。吹风比增加会显著降低ϕ 和τ 对曲面的敏感性。热障涂层厚度增加会削弱ϕ 对曲面的敏感性，但会增强τ 对曲面的敏感性。

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基于超声微振动的风力机叶片除冰研究

郭文峰, 张影微, 董笑宇, 沈贺, 李岩

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1808-1814.

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风力机在寒冷潮湿地区工作时，叶片表面会产生积冰，降低叶片气动性能。为减少或去除积冰，提高风力机发电效率，本文开展了风力机叶片超声微振动除冰研究。设计了前缘为中空结构的翼型叶片，仿真计算了除冰振型，制作了叶片样件，测量了样件的固有频率。搭建了冰风洞试验系统和超声驱动系统，研制了一款翼型叶片冰层切向黏结力测量装置，开展了叶片超声微振动结冰时除冰和结冰后除冰研究，测量并计算了叶片表面结冰量和冰层黏结剪应力。研究结果表明，当结冰环境温度较高时，叶片结冰时超声微振动可以降低结冰量，具有除冰作用。在结冰后除冰中，可以显著降低冰层黏结强度。激振频率为21.2 kHz时，黏结强度最低，约为0.084 MPa。本研究为深入开展风力机叶片超声除冰技术奠定了基础。

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流体机械微气泡发生器的结构优化研究

郭旭, 李强, 张健, 雷毛, 刘佳琳, 朱浩玮

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1815-1822.

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本文基于CFD 技术对文丘里式微气泡发生器进行了研究，分析了微气泡发生器内流动特性及微气泡在管内扩散段的发展过程，得出气泡在湍流剪切作用下逐渐破碎。同时，分析了喉部、渐扩角对气泡发生器发泡性能的影响规律，通过实验对模拟结果进行了验证。结果表明：随着喉部内径的增大，气泡粒径呈逐渐增大趋势，入口压力也逐渐增大；随着扩张角的增大，气泡粒径呈先减小后增大的趋势；改变喉部结构形式，当采用阶梯喉部结构时，气泡粒径更小。

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插板进气畸变对多级压气机性能及稳定性影响研究

张强, 顾本昊, 仵凯, 张明, 许登科, 孙大坤, 孙晓峰

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1823-1831.

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为研究插板进气畸变对压气机的影响，本文发展了一种可以在进气畸变条件下对压气机进行稳定性预测的周向非均匀二维稳定性模型。该模型将压气机进行周向分区并假设各分区满足平行压气机模型，并在轴向将叶片排视为激盘，利用小扰动理论将稳定性问题转化为特征值问题进而进行稳定性分析。模型利用某型两级跨音风扇进行了相关验证证明了其准确性。针对插板进气畸变的模拟及稳定性预测结果主要得到以下结论：本文发展的模型能够比CFD 更加准确地预测稳定边界；进气畸变使风扇稳定裕度大幅下降，且影响该风扇稳定裕度的主要因素为有无畸变，在有进气畸变的情况下，增大插板深度对稳定裕度的影响相对较小；本文模型在进气畸变条件下的预测结果较为保守。

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基于DDES 的畸变模拟器性能影响研究

李瑞宇, 高丽敏, 田应维, 倪明玖, 陈顺

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1832-1840.

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通过地面试车台总压畸变模拟器模拟高空畸变环境是评估进气畸变对发动机性能影响的重要途径。然而目前畸变模拟器存在稳、动态畸变指数难以调节问题，极大限制了畸变模拟范围。以国家军用标准推荐的弦月式插板为基础，考虑工程实践的可行性，探索性地提出轴向串联和周向多区组合畸变模拟器构型；采用“性价比” 高且对大分离流动预测更加准确的延迟分离涡模拟数值方法，在准确性验证的基础上，以稳、动态畸变指数以及两者的比值为描述畸变模拟器性能的重要参数，评估插板深度以及构型对畸变模拟器性能的调控能力，发现堵塞面积与动态畸变指数的关联关系并给出两者的关联函数，为提地面畸变试验中畸变指数的调节提供依据。

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超临界水稠油改质反应动力学研究

董宇, 赵秋阳, 周衍涛, 刘明, 汪庐山, 郭烈锦

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1841-1847.

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超临界水稠油改质具有速度快，抑制结焦等优势，本文考察了反应温度380∼440^◦C 和反应时长0∼500 min 对超临界水稠油改质反应的影响，实验结果表明超临界水稠油改质反应呈现三个阶段：诱导期、裂解期、生气期，诱导期内胶质的裂解十分显著，并且无结焦产生，裂解期内重质组分裂解加深，产生大量轻质组分，生气期内饱和烃二次裂解持续产生气体。同时超临界水稠油改质反应的进程随温度提高而加快。基于相分离的方法建立了6 集总反应动力学模型，沥青质溶解度系数随着温度升高而下降，高温下软沥青对沥青质的分散作用减弱。反应动力学的方法有助于解释超临界水稠油改质的反应路径和反应机理。

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表面向下倾斜曲面沸腾两相流动数值模拟研究

李孝佳, 明平剑, 于国鹏, 王来顺

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1848-1853.

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本文以反应堆压力容器外部冷却为研究背景，以一定曲率的倾斜向下加热壁面在弧形流道中的流动沸腾过程作为研究对象，采用数值模拟方法，研究了质量流速、入口温度与热流密度等因素对倾斜曲面汽泡脱离模式、生长时间与脱离频率的影响。本研究所预测的结果可为反应堆安全系统提供参考。

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黏性液滴冲击粉床表面的实验研究

李斯琪, 余厚融, 方海生

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1854-1858.

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本论文采用实验和理论相结合的方法研究了不同黏度液滴冲击粉床的动力学。研究中采用无量纲参数Oh，We，Re 和根据衬底形变获得的修正系数We^∗、Re^∗ 来分析液滴的冲击现象。在以往的研究中，不同种类的液滴冲击不同的粉床会得出不同的关于最大铺展系数的比例关系；本文则考虑液滴冲击粉床表面时基底的变形对液滴铺展的影响，采用修正的无量纲参数，并分别获取了描述液滴冲击粉床的关于铺展时间和最大铺展系数的通用公式。

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气固两相90^◦ 弯管流中静电影响颗粒运动的大涡模拟研究

颜昱东, 赵彦琳, 刘敏, 姚军

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1859-1865.

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本文采用欧拉–拉格朗日方法对静电平衡情况下的圆形截面90^◦弯管中的气固两相湍流流动进行了大涡模拟研究，重点研究了弯管中的饱和静电作用和Prandtl 第二类二次流对于颗粒输送的影响。结果表明，模拟得到Re_b=58k 工况下的90^◦弯管中的载流相流场计算结果与实验结果吻合良好，弯管中平均二次流速度最大可以达到体积速度的55%，并且二次流对于离散颗粒相的输送影响显著。静电作用对于管道中心区域的颗粒影响较小，但对于近壁面区域的颗粒作用影响较大，加强了近壁面区域颗粒运动的湍泳现象。动力学分析结果表明，在远离壁面的大部分管道中心区域内流动对颗粒的拖曳力主导颗粒的运动。而对近壁面区域内的颗粒，静电力与拖曳力大小相当甚至超过拖曳力，静电力主导了近壁面区域内颗粒的运动。

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燃料电池阴极扩散层扩散特性研究

陈开元, 陈磊, 陶文铨

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1866-1872.

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本文采用粗粒化分子动力学方法研究了燃料电池阴极扩散层的扩散特性。采用全原子方法的计算结果校验了粗粒化方法的准确性，并提出了一种定量校正方案。分析了碳纳米管气体扩散层中气体和水的扩散特性，其中气体和水的扩散存在各向异性，气体和水两者在碳纳米管中轴向的扩散系数均较低，且气体和水的轴向扩散系数也随着该分子比例的降低而进一步降低；对带缺陷气体扩散层的研究表明气体扩散层中缺陷的形态对其扩散性能有显著的影响。

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空天飞行器时变热流载荷多阶段反演方法研究

陈强, 刘子昂, 李彦斌, 陆方舟, 费庆国

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1873-1880.

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为准确掌握可重复使用空天飞行器服役时面临的气动加热载荷，本文发展了一种基于改进共轭梯度理论的时变热流载荷多阶段反演方法。以一体化热防护结构开展数值仿真研究，分析了灵敏度分析方法、多阶段反演次数、温度测量误差等因素对反演精度和效率的影响规律。研究结果表明：通过将复变量求导引入至共轭梯度法中，可以在保障反演精度前提下减少超过30% 的迭代次数；采用多阶段反演方法使得热流载荷总体反演偏差降低20% 以上，而增加的计算时间小于10%；在适当收敛准则下，所发展的多阶段反演方法具有较好抗噪性能。

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蒸汽滴状冷凝演变和液滴生长方式的研究

郭亚丽, 王润, 刘瑞, 龚路远, 沈胜强

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1881-1890.

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蒸汽的滴状冷凝进程中，液滴生长包括冷凝生长与合并生长。液滴生长作为影响滴状冷凝演变的关键行为，其研究有助于深入理解滴状冷凝演变机制和换热机理。本文基于滴状冷凝全过程的数值模拟，针对不同凝结核密度下的滴状冷凝演变和液滴生长方式开展研究。模拟中采用Cassie 模型对液滴的冷凝生长进行描述，耦合邻近搜索算法和守恒定律对液滴的合并生长过程进行模拟。经实验结果和理论模型验证，本文模拟方法具有较高的可靠性。结果表明：最大液滴尺寸主要来源于合并生长，其增速是衡量滴状冷凝演变速度的表征；随着凝结核密度的升高，演变速度呈线性提高，换热能力先增后减；高合并频率的表面能有效提高合并生长对最大液滴尺寸的贡献比例。

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氧化石墨烯复合相变材料的制备及光热性能

王嘉伟, 吴子华, 王元元, 谢华清, 王婷婷, 郭晓雪

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1891-1896.

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本研究采用原位聚合法以4,4’-亚甲基双异氰酸酯(MDI) 和聚乙二醇(PEG) 为原材料制备氧化石墨烯(GO)/聚氨酯复合相变材料，研究了不同GO 含量对复合材料的光热转换性能的影响规律。结果表明，当加入质量分数为1.72% 的GO 时，热导率最高可以达到1.02 W/(m·K)，较未添加GO 时热导率提高了97.7%。随着GO 含量的增加，虽然相变焓值有一定程度的下降，但整体光热转换效率呈逐渐上升趋势(66.9%∼80.3%)。

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基于异形微结构表面的低表面能工质液滴润湿特性研究

王小伟, 贾力, 李昊, 党超

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1897-1903.

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尺寸效应是探索异形微结构表面液滴润湿特性的研究基础。本文以单凹角异形微结构和双凹角异形微结构为研究对象，通过数值模拟，得到了微结构的几何参数尺寸与低表面能液滴润湿特性间的变化规律。对于单凹角异形微结构，临界本征接触角随着悬臂长度减小呈指数增加，微结构间的间距直接影响着表观接触角的大小，悬臂高度的增加不利于疏液状态的实现。对于双凹角异形微结构，悬臂长度和悬臂高度不是影响液滴润湿的主要因素，微结构间的间距和支柱高度共同作用下决定了液滴润湿状态。

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逆流式中空纤维膜加湿器瞬态响应分析

孙上清, 梁才航, 李南风, 李振兴, 胡卫朋, 门玉葵

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1904-1911.

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基于状态空间法，建立了一种逆流式中空纤维膜加湿器状态空间模型，对所建立模型进行了实验验证，并进行了模拟仿真。实验数据与仿真结果表明：出口空气含湿量最大相对误差为2.1%，出口空气温度最大相对误差为2.4%，模型可以很好的预测逆流式中空纤维膜加湿器的瞬态传热传质特性。分析了逆流式中空纤维膜进口参数(空气进口温度、空气流量、水温度、水流量) 与出口参数(空气出口温度、空气出口含湿量、出口水温度) 之间的瞬态关系。

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工作温度对高温碳酸熔盐热物性的影响

蔚清盛, 崔柳, 卢玉鑫, 李广瑞, 魏高升, 杜小泽

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1912-1917.

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熔融盐由于具有工作温度高、蒸气压力低、热稳定性良好等优势，在集中式太阳能热发电系统中可作为传热和蓄热工质。工作温度对熔盐的传热蓄热性能具有显著影响。本文利用分子动力学模拟方法研究了温度对二元混合碳酸盐(K₂CO₃ : Li₂CO₃ = 38.0 : 62.0, 摩尔分数) 热导率、黏度、比热容及热扩散系数的影响。结果表明，随着温度升高，熔盐的热导率和黏度均降低，比热容和热扩散系数均增加。进一步分析径向分布函数发现，温度升高导致离子间距变小，熔盐结构变得更为紧凑，使得热导率和黏度均下降。温度越高，离子间碰撞越剧烈，因而能传输更多的热量导致热扩散系数增大。本文对高温熔盐热物性的研究可为光热发电蓄热技术发展提供指导。

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三维纳米多孔介质内速度分布规律研究

殷英, 屈治国, 汪辉

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1918-1926.

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为揭示气体纳米尺度输运特性，本文采用四参数随机重构方法构造了三维不规则纳米多孔介质，借助格子玻尔兹曼方法从孔尺度数值模拟气体在重构纳米多孔结构内的滑移流动过程，分析了气体表观渗透率、滑移程度，以及纳米孔内气体速度概率密度分布规律。研究结果表明：纳米多孔介质表观渗透率随等效粒径增大而增大；主流方向气体速度概率密度分布曲线呈指数函数递减规律，递减趋势依赖于等效粒径大小；考虑滑移效应后纳米多孔材料内速度概率密度的分布范围变窄，速度分布的均匀性增强。

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环己烷/氧气混合物Rayleigh-Bénard 对流三维数值模拟

方嘉伟, 于佳佳, 吴春梅, 李友荣

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1927-1934.

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为了了解环己烷/氧气混合物Rayleigh-Bénard(R-B) 对流时的温度分布和流场结构、避免环己烷氧化过程中爆燃的潜在危险，对立方腔体内具有密度极值的环己烷/氧气混合物R-B 对流进行了一系列三维数值模拟。结果表明，密度极大值现象对R-B 对流具有明显的抑制作用。随着密度倒置参数的增加，对流发生的临界Rayleigh(Ra) 数增加。当密度倒置参数较大时，在密度极值面以上的流体层中会出现次级流胞，流动分层现象明显。R-B 对流的传热能力随Ra 数的增加而增强，随密度倒置参数的增加而削弱。

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高温气冷堆中间换热器异型管强化换热研究

胡庆祥, 彭威, 高跃, 王捷

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1935-1942.

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本文对用于高温气冷堆中间换热器的两种异型管(横纹管和螺纹管) 强化传热性能及其机理进行了三维数值模拟研究。结果表明：当无量纲波纹高度(e/d) 和无量纲波纹间距(p/d) 相同时，横纹管具有更好的强化换热性能，努塞尔数最高提升了85%；而螺纹管则具有更好的综合性能，PEC 最高可达1.08。两种异型管的强化换热机理在于波纹增强了管内流体的湍流脉动，且横纹管对流体湍流脉动的增强更为有效。

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天然气水合物快速合成可视化实验研究

葛坤, 高波, 赵超翔, 黄昱翔, 应玥, 王佳琪

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1943-1952.

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水合物法储运天然气技术在安全、高效储运天然气方面极具应用潜力，其中甲烷水合物合成动力学又对该技术的发展至关重要。为此，实验研究了十二烷基硫酸钠(SDS) 浓度以及初始压力、初始温度对四氢呋喃(THF)+ SDS 组合溶液中甲烷水合物合成动力学的影响规律。研究表明，SDS 的加入显著地改善了水合物合成速率和最终气体吸收量，但随着SDS 浓度增加动力学促进效果逐渐减弱，即存在动力学效果最佳的SDS 浓度。此外，SDS 不但加速了水合物的生长，而且随SDS 浓度增加水合物的生长模式也由优先气相转变为优先液相。最后发现，甲烷水合物最终气体吸收量随初始压力和初始温度升高而增加，合成速率随初始压力升高而增加随初始温度升高而减小。

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表面微结构对液滴三相线移动行为影响研究

王淑香, 徐立, 王婷玉, 童军杰, 徐进良

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1953-1958.

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为研究表面微结构对液滴三相线移动行为的影响，采用标准MEMS 工艺在硅基表面加工出了具有不同尺寸及间距的柱状微结构疏水表面。通过多角度光学可视化实验系统，研究了液滴蒸发时，不同微结构区域内液滴三相线移动行为，分析了微结构尺寸及间距对三相线移动特性和蒸发模式的影响。结果表明：处于不同微结构阵列上的液滴在蒸发过程中将出现三相线的非对称移动，液滴两侧出现不同的蒸发模式，且在后退接触角较小的一侧出现了一种不同于目前三种蒸发模式的现象-三相线固定，接触角呈周期性锯齿状波动，最后基于能量原理分析了液滴三相线移动所需能量与后退接触角之间的联系，解释了产生上述行为的原因。

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均匀分布纳米粒子系近场辐射热扩散特性

罗明罡, 高永旺, 赵军明, 刘林华

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1959-1965.

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当粒子系中粒子平均间距接近甚至小于热辐射特征波长时，由于倏逝波贡献，其辐射换热热流可远超黑体辐射极限热流。由于存在复杂近场作用，密集粒子系内近场辐射热扩散特性尚不清晰。本文基于涨落电磁理论研究了均匀分布纳米粒子系的近场辐射热扩散特性。研究发现：通过与离散尺度多体辐射换热理论及动理学理论关于金属及电介质粒子链近场辐射换热结果对比，常规热扩散理论可更准确地用于研究粒子系近场辐射热扩散特性，SiC 纳米粒子链辐射等效导热系数随温度增大而增大，且温度只影响辐射等效导热系数的大小，而对其光谱峰值频率则无影响。当粒子间距一定时，粒子系辐射等效导热系数随粒子尺寸的增大而增大，更多能量可以在大颗粒构成的粒子链上传递。紧密堆积的粒子系内近场光子隧穿作用较强，其辐射等效导热系数也大于较稀疏粒子系的辐射等效导热系数。

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基于复合波动推进的柔性鳍运动机理研究

殷谦, 尚建忠, 罗自荣

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1966-1972.

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仿鱼机器人具有高效游动能力与良好的环境适应性，被广泛应用于资源开发、环境勘探以及两栖救援等复杂任务中。本文提出了一种基于横纵波复合运动的柔性波动鳍推进器，对其水下运动机理进行分析，构建了复合波动推进的波动鳍运动模型，通过数值方法对其水下运动性能进行研究，探究其水下推进力、推进速度和推进效率等参数的变化规律。结果表明：柔性鳍在运动时所受推进力呈波动变化，一段时间后波动均值为零，鳍面高压区与低压区呈周期性变化；波动鳍驱动其周围流体获得动能，推进器最大速度达到1.2 m/s，周围流体速度可达1 m/s 左右；随着偏转角增加，复合波动鳍面推进效率也相应增大，相比未偏转时其效率提高了11% 左右。

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组合表面高不凝气蒸汽冷凝的数值研究

彭本利, 周勇, 生文龙, 邱美竹庭, 贺征宇, 徐欣宇, 张荣, 苏风民

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1973-1981.

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基于不凝气工况下选择合适蒸汽冷凝润湿性表面，采用ANSYS Fluent 软件分别对30^◦、60^◦ 和90^◦ 接触角表面及相应组合表面上的冷凝进行了模拟。研究了25% 不凝气含量下液滴的成核、合并机制及不同润湿性表面液滴生长周期内的冷凝传热性能，可视化分析了均匀润湿性表面不凝气边界层内液化核心的生成及冷凝液滴的动力学特征，半定量描述了均匀润湿性和组合润湿性表面上瞬态热流密度的分布及其影响机制，为含不凝气工况下不同润湿性冷凝表面的选择及传热强化提供了研究思路。

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高温颗粒光谱发射率的测量

黄冠, 杨理理, 彭涛

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1982-1986.

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聚光太阳能发电系统已经发展到以固体颗粒作为集热工质的第三代，作为吸收和储存热量的固体颗粒，其高温光谱发射率是一个十分重要的物性参数，在集热器的换热计算和效率评估等方面有着重要影响。本文基于光谱发射率测量方法中的能量法，利用傅里叶红外光谱仪(FTIR) 和黑体炉等设备搭建的高温单颗粒光谱发射率测量系统，获得了3∼5 mm 直径黄铜颗粒的高温光谱发射特性。

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低热值燃料的滑动弧稳燃实验研究

游滨川, 杨锐, 刘潇, 杨家龙, 郑洪涛, 李淑英

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1987-1993.

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利用旋流实验台进行了滑动弧稳燃低热值燃料的研究，并探究了滑动弧对低热值燃料的火焰特性及熄火极限的影响规律。实验结果表明：低热值燃料燃烧随着当量比变化可以分为五种典型火焰形态。滑动弧可缩短火焰长度，增大火焰张角，使火焰驻定位置靠近角涡回流区和剪切层，从而增强燃烧稳定性。随着滑动弧的加入，角涡火焰间歇消失的不稳定过渡形态得到了极大的改善。随着空气流量的增加，滑动弧的稳燃效果逐渐减弱。滑动弧可有效拓宽低热值燃料的熄火极限。在空气流量40 L/min 时，稳燃极限当量比最大拓宽了0.35，熄火极限最大拓宽了0.33。提高滑动弧的输入电压对低热值燃料的熄火极限拓宽明显。

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甲醇对氨着火特性的影响与动力学分析

李新, 马志豪, 金亦凡, 王鑫, 习志等, 胡世纪, 褚祥林

工程热物理学报. 2023, 44(7): 1994-2004.

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利用激波管试验平台测量了氨/甲醇混合气在不同当量比、不同掺混比、高温中低压条件下的着火延迟期。基于试验数据，提出了一个新的组合简化模型(NH₃-M)，能够较好地预测氨/甲醇混合气的着火延迟期，基于该模型进行了化学反应动力学分析。结果表明，添加5%(摩尔分数) 的甲醇可以使氨/甲醇混合气的着火延迟期缩短60% 以上，氨/甲醇混合气着火延迟期的对数和着火温度的倒数均满足线性关系，影响该混合气的着火延迟期主要是OH、O、HO₂、H 等小分子自由基，氨和甲醇最初的消耗均从脱氢反应开始，R224: H + O₂ = O + OH 是敏感度最大的着火促进反应，R466: CH₃OH + NH₂ = NH₃ + CH₃O 和R467: CH₃OH + NH₂ = NH₃ + CH₂OH 并不直接促进着火，而是产生的中间产物进而生成活性物质促进了整个反应的进行。

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苯高压氧化实验和模型研究

于旭鹏, 田东旭, 王杜, 田振玉

工程热物理学报. 2023, 44(7): 2005-2011.

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利用射流搅拌反应器研究了1.2 MPa、当量比为1、温度范围880∼1010 K 下苯的氧化反应动力学。利用气相色谱和色谱质谱联用仪检测到了20 种产物和中间组分。根据实验结果发展了一个272 种组分、1702 个反应的动力学模型，合理地模拟了实验结果。与常压实验相比，检测到乙醛、丙烯醛、甲苯、苯乙烯、苯甲醛、萘、茚和二苯并呋喃等新组分；反应的初始温度由1000 K 降低为950 K, 反应区间由300 K 减少至70 K；探明了高压低温下苯通过苯醌消耗的新分解路径。根据敏感性分析，A₁+OH=A₁-+H₂O 是促进其消耗最重要的反应，A₁OH+O₂=A₁O+HO₂ 是抑制苯消耗最重要的反应。本模型合理预测了苯在常压的氧化和不同压力下的层流火焰速度。

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直流电场作用下生物柴油液滴的雾化特性和燃烧特性研究

左磊, 王军锋, 梅德清, 赵天岳, 张闫

工程热物理学报. 2023, 44(7): 2012-2019.

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设计搭建了电场作用下燃油液滴燃烧实验装置，对比了不同电压下生物柴油液滴的形态演变、变形程度、子液滴等行为，分析了不同电压下液滴火焰形貌演变、火焰尺寸等燃烧特性及最高液滴温度变化。结果表明，电压为3 kV 和4 kV 的电场会诱发生物柴油液滴产生锥射流，其破碎生成子液滴，尺寸范围为20∼120 μm，速度基本低于2.5 m·s⁻¹；受电场对火焰和液滴的综合影响，火焰变化主要表现为高度减小、宽度增大，纵横比减小；电压为1 kV 和2 kV 的电场降低了最高液滴温度，而当电压增加至3 kV 和4 kV 时最高液滴温度增加。

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管径及气体性质对爆轰极限的影响实验研究

赵焕娟, 刘克庆, 张英华, 刘婧, 林伟, 杨连枝, 高娜

工程热物理学报. 2023, 44(7): 2020-2029.

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本文在大尺度(D = 50.3 mm，63.5 mm) 光滑管道内对四种预混气(2H₂+O₂+50%Ar，C₂H₂+2.5O₂+70%Ar，C₂H₂+2.5O₂+85%Ar，CH₄+2O₂) 进行了爆轰实验研究；获得了爆轰极限p_c 和胞格尺寸λ，分析了四种气体的不稳定性，计算了边界层位移厚度δ^∗ 和诱导长度Δ_i，深入研究了管径和气体性质对爆轰极限的影响。实验结果表明：随着初始压力和管径的减小，边界层位移厚度增大，边界效应加强，热损失增多，爆轰临界压力变大；大尺度管道内，不稳定性对极限的影响占据主导，因此极限情况下不稳定气(CH₄+2O₂) 符合判据λ = πD，稳定气(2H₂+O₂+50%Ar，C₂H₂+2.5O₂+70%Ar，C₂H₂+2.5O₂+85%Ar) 则不符合；四种预混气的诱导长度均随初始压力增大而减小，2H₂+O₂+50%Ar 和其余三种碳氢燃料混合气的胞格尺寸可分别用λ = 52.07Δ_i、λ = 19.6Δ_i 预测；边界效应对诱导长度有影响，边界层位移厚度与诱导长度呈正比关系。

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