工程热物理学报

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张可臻, 刘明, 赵永亮, 严俊杰

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2331-2339.

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集成储热是有望大幅提高燃煤发电机组运行灵活性的有效手段。本文设计了以燃煤机组再热蒸汽为热源的储热系统，分析了储热系统设计的关键限制因素，建立了系统性能分析模型，研究了不同储热/放热速率下集成系统运行灵活性以及能质损失规律。结果表明：在锅炉保持稳定燃烧的情况下，集成储热系统使燃煤机组的最低电负荷从额定负荷的30% 降低到17.64%，此时储热系统循环效率为64.98%。燃煤机组集成储热产生附加㶲损，而附加㶲损随着储热速率的降低而减小，熔盐换热器与凝汽器分别在储热过程与放热过程中具有最大的附加㶲损占比。

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基于REV 的干热岩裂隙渗流传热耦合模拟研究

董芋双, 王志国, 薛孟, 刘昌宇, 王忠华, 宋永臣

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2340-2346.

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在“双碳” 目标导向下，能源结构调整力度加大，地热能、太阳能等新能源得到快速发展。干热岩微观结构复杂、裂隙分布多样，精细描述与表征存在一定难度，需要深入研究。本文以表征单元体(REV) 方法为基础，提出了基于REV 的干热岩节理裂隙粗糙度(JRC) 描述方法，建立了裂隙单元体(REV-JRC) 渗流传热分析模型。根据前述模型，模拟分析了裂隙单元体渗流场和温度场特性。结果发现，裂隙单元体温度场分布随着裂隙结构变化呈现波动性；加大流体注入速度和升高流体温度，裂隙单元体到达稳态的时间缩短，同时流体注入温度过低会导致单元体平均温度降低。本文所做工作可为干热岩可持续开发利用提供一定支撑。

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车辆配置对气态加氢站预冷负荷的影响

吴一梅, 邵双全, 陈建业, 耿旭东

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2347-2354.

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氢气预冷是保障燃料电池汽车快速安全加注的必要措施，预冷负荷影响因素的研究有助于气态加氢站预冷系统的设计。然而，关于车辆侧参数变化对预冷负荷影响的研究缺乏。本文首先基于SAE 2601 协议建立了加氢站级联储罐向车载气瓶加注过程的热力模型，然后讨论了车载侧压力损失、车载气瓶容积及初始压力等因素对加注过程参数的影响。结果显示，在站侧配置一定的情况下，车辆侧参数(流量系数，容积及初始压力) 变化对预冷负荷都具有显著影响。但是，当车载侧流量系数大于0.1后，总预冷负荷变化范围低于2.1%。最大的预冷负荷发生在最大气瓶容积，最低初始压力时。预冷负荷峰值一般远大于平均预冷负荷，最大差值高达18 kW 和50% 以上。研究结果可以为加氢站设计及运行优化提供参考。

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一种低温可视化相平衡实验装置

王宪, 赵秀芳, 尹伟邱一男, 赵延兴, 董学强, 公茂琼

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2355-2361.

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混合工质的相平衡数据是相关工艺和流程设计的基础，然而在低温区实验数据匮乏，导致设计低温焦耳-汤姆逊节流制冷循环、优化空气液化流程、开发甲烷混合推进剂等重要应用缺乏数据支撑。本文搭建了一台低温可视化相平衡实验装置，可以测量温度40∼300 K、压力0∼5 MPa 范围内的相平衡数据。基于装置内置低温电机实现待测工质的无轴搅拌，同时加快恒温浴内氦气的循环流动，为相平衡实验提供可靠的恒温环境。装置通过温度-时间曲线法实现工质固液相平衡特性的测量，实验的温度、压力最大不确定度分别不超过0.6 K 和20 Pa。此外装置可以拓展功能，基于静态法可以测量流体的气液、液液相平衡特性，通过光学手段测量流体的迁移物性(如热扩散率、表面张力等)。

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燃料电池阳极排气系统引射增压循环方案实验研究

张仁杰, 姜培学, 祝银海

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2362-2368.

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阳极排气循环方式对燃料电池的性能有重大影响。本文提出了风机位于引射器二次流入口前和风机位于引射器混合流出口后等两种循环增压串联配置方案，搭建了引射器与风机联合实验系统，在不同风机频率下实验研究了二次流温度冷热态及风机位于前后的总体引射增压性能。结果表明，随着引射比的增大，引射器和风机的增压比均呈现减少趋势；风机频率越高，转速越快，增压比越大；热态工况下，由于二次流向主流传热，主流密度减小从而速度增大，引射比较小时相同引射比下增压比增大；当风机位于引射器混合流出口后时，风机全压更大，增压性能更强，最高增压可提高超过10%，风机在后的配置方案更佳。

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室温温区热驱动热声制冷机研究

李萍, 吴张华, 张丽敏, 王慧志, 王欣, 胡剑英, 罗二仓

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2369-2375.

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本文提出一种可利用低品位热能的热驱动直连型热声制冷机，它包含二个相同的基本单元，每个单元由直接相连的热声发动机、热声制冷机、谐振管和空腔连接。谐振管和空腔可以实现单元之间的相位调节。本文重点考察了谐振管与空腔组成的调相机构对发动机和制冷机的回热器进出口相位角、声功以及制冷系数的影响规律，以期指导将来实验装置的设计。计算结果表明：在环境温度50^◦C，热端温度300^◦C，制冷温度10^◦C 的条件下，整机可获得5.8 kW 的制冷量，制冷系数达到了0.48。

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壁面换热条件下高负荷压气机叶片分离剪切层转捩机理研究

王名扬, 阳诚武, 赵胜丰, 张燕峰, 卢新根

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2376-2389.

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本文采用大涡模拟(LES) 方法研究了低雷诺数(Re=1.5×10⁵) 下不同壁面条件(绝热壁和等温冷却壁) 对两种不同负荷水平的压气机叶片(IET-ULF1 和IET-ULF2) 分离剪切层转捩特性的影响。研究表明：壁面冷却减小了近壁气流运动黏性，削弱湍流耗散对分离剪切层应起的稳定作用。对于压气机叶片IET-ULF1, 壁面冷却诱发剪切层更快失稳，显著加速转捩过程；对于具有更高负荷水平的叶片IET-ULF2, 壁面冷却对转捩的调控效果相对较弱。分离剪切层下方回流掺混、大尺度三维发卡涡破碎以及近壁低能流体的“上喷–下扫” 过程决定了湍流脉动水平和气动损失。当存在壁面冷却时，分离剪切层转捩过程涡动力学强度受到抑制，湍流脉动产生速率减小，延缓了边界层发展，IET-ULF1 和IET-ULF2 叶型损失分别降低18.2% 和22.1%。

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考虑设计裕度的Smith 图扩展应用探索研究

于贤君, 张琦, 安广丰, 刘宝杰

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2390-2398.

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编写一维设计程序，并引入E 参数作为裕度评估参数，完成了对亚音可压非重复级范围内一维设计方案设计点特性的计算，得到在裕度层面有所扩展的Smith 图。结合Smith 图，分析了各一维设计参数对裕度的影响。将该程序及Smith 图应用至某九级压气机，验证了程序的可靠性及E 参数作为裕度参数的合理性，并对该九级压气机E 参数的选取进行了初步探索。

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涡轮氧泵动静间隙低温介质热力学特性研究

卜学兵, 郑旭, 韩飞, 孙中国

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2399-2408.

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为研究低温介质热力学效应对涡轮氧泵动静间隙泵腔流动特性的影响，选取液体火箭发动机涡轮氧泵为研究对象，采用低温液氮作为涡轮氧泵模拟介质完成不同工况数值模拟及运转实验。考虑液氮介质热力学效应后，涡轮氧泵数值模拟结果与实验测试数据更加吻合；随着涡轮氧泵转速提高，其蜗壳出口介质温升相应增加，并且离心叶轮与壳体壁面组成的动静间隙内介质温升更加显著，最终减弱离心叶轮所受轴向作用力。结果表明，针对涡轮氧泵二次泄漏流路设计时，需要考虑低温介质热力学效应对其动静间隙流动的影响，进而实现涡轮泵轴向力精细控制。

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风向变化下不同因素对叶根应力影响的实验研究

赵煜, 汪建文, 张建伟, 闫思佳, 张鹏, 张立茹, 白叶飞

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2409-2415.

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为研究风向变化过程中不同因素对风力机叶片根部应力的影响规律，本文使用风洞、动态旋转平台及旋转信号采集仪等对其进行了不同风向变化角速度、不同尖速比、不同应变方向、不同风速下的应力分布实验研究。结果表明：风向变化角速度越大，叶根处应力值下降越慢，应力值基本呈现由后缘向前缘增加的趋势，但叶根0.50c 处应力值比前缘0.25c 处应力值略大；风向变化过程中应力值随时间的变化规律呈现反S 型下降趋势，随着尖速比增加，应变花三个方向应变值的绝对值均增加，且风向变化停止后，应力值达到稳定所需时间越长、稳定后的应力值越大。

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叶顶泄漏流动对轴流泵反向发电能量特性的影响研究

阚阚, 张清滢, 黄佳程, 龚严

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2416-2422.

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轴流泵端壁区存在叶顶间隙从而引起叶顶泄漏流动，严重限制了轴流泵反向发电(PAT) 的能量性能和稳定性。为了研究叶顶泄漏流动(TLF) 对轴流泵反向发电能量特性的影响，对轴流泵反向发电不同流量工况进行了数值模拟。计算结果表明：相比于不考虑间隙的情况，考虑叶顶间隙时模拟的水头和效率较低，且两种间隙下的差异随着流量的增加而增大，TLF 和其引起的叶顶间隙涡(TLV) 是造成此差异的主要原因。入流角对TLV 空间形式有影响，而TLV 对叶轮叶片表面压力分布的影响取决于运行条件。涡输运方程表明，涡拉伸项在TLV 的空间演化中起主导作用，黏性扩散项作用最小。

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锥形喷动床中液桥力对湿颗粒流化运动的影响

李一波, 朱林杭, 金玉珍

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2423-2430.

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采用数值模拟的方法研究液桥力的两个因素含水量和接触角对喷动床中湿颗粒的流化特性、颗粒温度和颗粒浓度的影响。研究表明流化颗粒的数量随着喷动床高度的增加而增加。当含水量为0 时，喷动床喷泉区域没有出现颗粒团聚的现象；当含水量的增加，Z 方向的流速先增大后减小，在喷泉区域出现明显的团聚现象。当接触角增大时，喷泉区Z 方向的流速先减小后增大，接触角为30^◦时流速最小。接触角越大，核心高温区域越靠近喷射区域。当接触角为30^◦ 时，颗粒运动阻力达到最大值，随气流从床层逸出的颗粒数量最少。

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行波式压缩机及其气动性能初探

谢鸿宇, 张倩莹, 刘梦琪, 黄典贵

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2431-2438.

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研究发现具有行波运动的鱼类在游动时拥有高机动性、高效率的特点。鱼类以行波运动向前推进时，鱼体的波动在消耗自身能量获得推力的同时也会导致尾迹区内水的总压升高。受鱼类行波运动的启发，将行波运动应用于流体的增压过程中，从而提出了一种新型内流式流体机械——“行波式压缩机”。该机械利用其内柔性板的行波运动消耗机械能以达到使工质压力升高的目的。初探工作对二维的行波式压缩机模型进行了数值模拟，指出了该机械具有明显的波动性。所研基础模型时均效率为48.95%，时均压比为1.04，改变间隙后的模型时均效率达到了52.22%，时均压比达到了1.12。

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弹性密封磨损及封严性能退化机制的研究

代欣波, 王梓齐, 何坤, 晏鑫

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2439-2444.

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采用CFD+FEA 方法对弹性密封封严性能退化规律进行了研究，获得了磨损前后的泄漏量和流场结构。结果表明：弹性密封磨损后齿尖塑性形变较小、密封间隙略微增大。弹性密封磨损后间隙主要取决于齿倾斜角与齿尖形状。当弹性密封齿的倾斜角度为27^◦、转子入侵0.35 mm 时，磨损后有效间隙增加5.5%、泄漏量增加5%；当弹性密封齿倾斜角度增至36^◦ 和45^◦时，磨损后有效间隙分别增加6.13% 和4.8%、泄漏量分别增大3.2% 和0.9%。磨损前，锐角齿尖弹性密封的泄漏量比直角齿尖弹性密封低8.7%；磨损后，锐角齿尖弹性密封比直角齿尖弹性密封的泄漏量高1.7%。

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液相黏度对上升气流中液滴夹带和破裂的影响

王雨帆, 徐旻凡, 赵辉, 李伟锋, 许建良, 刘海峰

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2445-2451.

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为了研究喷淋塔等设备内液滴的夹带特性，使用高速摄像机研究了黏度变化对上升气流中不同直径液滴变形和破裂的影响。实验结果表明：不同黏度液滴在上升气流中均会出现下落、反向夹带和破裂夹带三种行为模式。获得了不同黏度液滴破裂夹带时的特征时间和临界破裂高度，发现临界破裂高度会随液滴直径的增大而呈线性增长。通过受力分析揭示了三种行为模式的产生机理，提出了基于液滴形状和曳力系数修正的气动力和重力之比N_f，并通过黏度修正获得了临界韦伯数之比We_f。以无因次数N_f 和We_f 为参数建立了上升气流中不同黏度液滴的行为模式图，研究结果可为喷淋塔等设备的设计优化提供参考。

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页岩干酪根提取及超临界水转化特性研究

巴尔成·巴瓦阿, 赵秋阳, 谢天, 雷宇寰, 赵珂宇, 郭烈锦

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2452-2457.

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干酪根是低成熟页岩中的主要有机质，其在超临界水中转化特性是发展超临界水地下原位转化技术的基础。本文开展了页岩干酪根的超临界水转化规律研究，利用酸洗对干酪根进行提取，主要调研盐酸、氢氟酸、硝酸的使用对干酪根本体的影响，并简单分析干酪根在超临界水温度变化时的生烃转化规律。研究发现，380^◦C、25 MPa 的条件下，油收率达到最大值0.13 g·g⁻¹(干酪根)，同时可燃页岩气最佳产率可达到800 mL·g⁻¹(干酪根)，证明了超临界水能高效地将低成熟度页岩转化成高品质油气产品。

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螺旋管内流动沸腾与噪声数值模拟研究

陈朝国, 李小斌, 张红娜, 李凤臣

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2458-2463.

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螺旋管式直流蒸汽发生器具有换热能力强、结构紧凑、热应力小等显著特点，广泛应用于多个领域。沸腾换热过程中，若发生沸腾恶化，将给系统安全运行构成重大影响，且常伴随复杂噪声的产生。本文采用计算流体动力学(CFD) 中VOF(Volume of Fluid) 多相流模型和声学模型模拟螺旋管内过冷流动沸腾，分析螺旋管内过冷流动沸腾时的气液两相分布规律、流型变化规律和噪声特点。结果发现低质量流量下流型为塞状流、弹状流和波状流，且沸腾噪声主要源于塞状流和弹状流段。

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基于CFD-DEM 耦合数值模拟的垂直管道气力输送流型特性研究

周甲伟, 郭小乐, 巴涵, 李冰, 刘晓辉

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2464-2473.

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针对垂直管气力输送过程，采用计算流体力学与离散元(computational fluid dynamics and discrete element method, CFD-DEM) 耦合数值模拟的方法，从截面颗粒体积分数、管道内流型演变及单位管长压降等3 个方面对不同表观气速下垂直管气力输送颗粒运动特性展开研究。研究结果表明：随着表观气速的增加，管内流型依次呈现高浓度环核流、中浓度环核流、低浓度环核流及悬浮流；截面颗粒体积分数随着管内流型的转变逐渐减小；得到输送压降、输送流型随表观气速变化的相图模型及压降最低点的速度为8 m·s⁻¹。

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煤炭超临界水制氢反应器多相流降阶建模及快速校正预测的研究

丁家琦, 赵普, 谢心喻, 谢蓉, 王晓放, 刘海涛

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2474-2485.

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煤炭超临界水制氢技术将超临界水用作煤气化反应媒介，具有环境友好、煤炭转化效率高等优势。本文建立了煤炭超临界水制氢反应器二维瞬态数值模型，采用动力学模态分解(Dynamic Mode Decomposition，DMD) 方法对各组分流场数据进行低维空间动力学降阶分析，针对传统DMD 方法流场预测时的误差累积问题，提出基于最近邻和线性回归校正策略的DMD单步预测方法。结果表明：利用DMD 方法可以较准确地提取制氢反应器内多相流各物理量的主导模态及其时变特征；与传统的DMD 预测方法相比，基于修正策略的DMD 单步预测方法在训练集上的重构精度相仿，但对未来时刻流场演变的预测精度可提高1∼2 个数量级；与基于最近邻校正策略的DMD 单步预测相比，线性回归校正策略的预测精度更高，但重构精度略低，计算复杂度相对更高；另外，增加DMD 截断阶数与训练数据量有利于提升模型重构与预测精度。

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联乙酰分子磷光特性及示踪流场测速应用研究

张小昆, 张海滨, 张彪, 朱苏宇, 白博峰

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2486-2495.

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分子示踪测速是一种适用于高速流场速度测量的非接触式光学测量技术。示踪分子的种类及其发光特性对流场测试的适用性和准确性有重要影响。本文面向高速复杂流场分子示踪测速技术开发，针对联乙酰分子开展了受激发光特性及示踪流场测速应用研究。首先基于实验测试，分析了联乙酰分子磷光光谱特性及不同温度、压力、曝光时间、激光强度、联乙酰浓度、氧气氛围浓度等对联乙酰磷光特性的影响，获得了不同因素对联乙酰发光特性的影响规律；进而针对联乙酰分子示踪流场测速方法进行了实验测试验证，并分析了图像处理及速度场求解方法对测试精度的影响。

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流致振动条件下中空纤维膜的传热传质特性

李振兴, 陈播, 梁才航

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2496-2503.

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中空纤维膜除湿技术避免了气液夹带对室内环境的污染，在近年来受到越来越多的关注。中空纤维膜在液体重力和气流冲刷的共同作用下容易发生弯曲和变形，膜管的振动和变形对流体流动以及传热传质均会产生影响，但是目前对流致振动状态下中空纤维膜管的传热传质特性研究尚不多见。本文运用任意拉格朗日–欧拉法建立了流体诱导纤维膜振动的双向流固耦合模型，研究了脉动流体振幅和频率对中空纤维膜传热传质性能的影响。结果表明：当增大脉动风速振幅时，膜的迎流方向振幅高于垂直流动方向，与非流致振动状态相比，传热和传质强化因子最高可达到81.4% 和86.7%；在脉动平均流速为1.5 m·s⁻¹，频率为10∼40 Hz 时，流致振动可使传热和传质强化因子最高达到68.9% 和96.2%。

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肋槽组合式微通道流动与传热特性研究

朱飞跃, 朱崎峰, 苏瑞瑞, 崔阳, 和文强, 张安超

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2504-2513.

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采用CFD 方法研究了扇形肋槽流道壁面与椭圆肋柱组合式微通道热沉(GC-RC) 的流动和传热特性，并与椭圆肋柱微通道热沉(RC) 和扇形肋槽流道壁面微通道热沉(GC) 进行对比，结果表明：GC-RC 微通道热沉具有更为优越的换热性能，GC-RC 比RC、GC 微通道的平均努塞尔数和综合强化传热因子分别提高34.94%、38.67% 和23.12%、17.58%；随雷诺数的增大，微通道由传热和流动摩擦引起的不可逆损失分别减小和增大，总熵产中传热熵产占据主导地位，GC-RC 所产生的不可逆损失最小。

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界面导热对铜/金刚石复合材料热导率的影响分析

王子扬, 孙方远, 冯妍卉

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2514-2520.

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基于TDTR 实验实测的界面热导，建立二维复合材料模型，利用有限元方法对Cu/TiC/diamond 复合材料热导率进行数值模拟。分析了添加TiC 过渡层后不同厚度、界面热导和金刚石粒径对复合材料热导率的影响。数值模拟结果表明：添加过渡层后，复合材料内部的导热向理想结合情况接近，综合热导率随过渡层厚度增加而降低。金刚石体积分数一定的情况下，当界面热导为5∼22 MW·m⁻²·K⁻¹ 时，金刚石粒径对复合材料综合热导率的影响最为显著。

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印刷电路板换热器中不同流道的流动换热性能研究

伍权, 廖海燕, 张忠梅, 韩增孝

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2521-2531.

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超临界CO₂ 布雷顿循环冷却器的流道结构形式具有多样性，针对不同流道结构形式的印刷电路板换热器的流动换热性能进行数值模拟对比分析。结果表明，在不同的工况下，之字形通道的换热性能最优，新翼型通道次之，直通道最差。之字形通道的换热量较直通道最大高出14%，而其压降则为直通道的9 倍。新翼型通道在较高雷诺数工况下具有最优的综合流动换热性能，其综合性能较直通道最大提升22%，可用于超临界CO₂ 布雷顿循环冷却器中以提高冷却器的综合性能。此外，耗散理论和场协同原理可以很好地解释不同通道间换热性能的差异。

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亚/超临界航空煤油热物性的实验测量

于冬威, 马维刚

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2532-2540.

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高超声速飞行器中，航空煤油从液体转变为亚/超临界流体，热物性发生剧烈变化，热物性经验公式不再适用。本文实验测量了300∼750 K、3.5∼10 MPa 范围内的亚/超临界航空煤油的热导率和黏度，研究了温度、压力对其热物性的影响规律。分别采用瞬态短热线法和毛细管法测试亚/超临界航空煤油的热导率和黏度，发现热导率随温度升高先减小后增大，随压力升高而增大；而动力黏度随温度升高而减小，变化趋势随温度升高而变缓，且基本不随压力变化。

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基于CaO/CaCO₃ 的高温热化学储能改性机制研究

田希坤, 徐钿昕, 闫君, 林尚超, 赵长颖

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2541-2548.

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基于CaO/CaCO₃ 循环的热化学储能体系由于CaO 晶粒的烧结导致储能性能下降。本文从晶格能的角度为材料改性提供筛选标准，发现相结合的改性机制下的高价态金属氧化物能够提升储能材料的循环稳定性。以柠檬酸钙为CaO 的前驱体并添加10% 摩尔分数TiO₂ 的钙基材料，经15 次循环后有效转化率高达0.66，是未改性钙基材料的2.1 倍。在材料的制备过程中掺杂TiO₂ 后形成部分CaTiO₃ 的复合相，经改性后的储能材料表观粒径小且能够保持复杂的孔结构，抗烧结性能好。

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圆环直径影响液滴混合传热模式的实验研究

曹春蕾, 马骁婧, 徐进良

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2549-2559.

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液滴在高温表面可能触发Leidenfrost 现象，引起传热恶化，现有方法采用微纳结构强化高温表面传热。本文提出主加热面Leidenfrost 蒸发及圆环表面核态传热混合传热模式，表明液滴蒸发强化与液滴在两个加热面的滞留时间占比有关，而滞留时间占比与圆环直径相关。为此，本文采用红外测温、高速摄影等综合光学测量方式，系统研究了3 个圆环直径对液滴蒸发的影响。实验采用水工质，圆环内径分别为28.0 mm，18.0 mm 及13.0 mm。发现相对于28.0 mm 直径圆环，13.0 mm 直径圆环不仅将液滴与圆环接触时间占比提高了3 倍，而且提高了液滴在主加热面的运动速度，从而使液滴蒸发速率提高了171%。本文分析了采用主加热面+ 圆环混合传热模式强化液滴蒸发的机理，为强化高温表面传热技术提供了新的思路。

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新型保温相变玻璃幕墙室内热环境研究

张春霞, 李栋, 杨瑞桐, 胡宛玉, 刘昌宇

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2560-2566.

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玻璃幕墙作为建筑外围护结构的薄弱环节，在其夹层腔内填充二氧化硅气凝胶和相变材料可有效降低建筑能耗。以大庆地区过渡季节典型晴天为计算气象条件，建立新型保温相变玻璃幕墙(TW+SiO₂+PCM) 室内热环境二维传热模型，研究含新型保温相变玻璃幕墙室内逐时温度分布，厘清相变温度为18^◦C、22^◦C 和26^◦C 的室内热环境变化规律，基于PMV 和PDD方法开展室内热舒适性评价对比分析。结果表明：靠近玻璃幕墙内表面和竖墙区域空气温度波动大。在相同水平位置，温度随着高度增加而增加。同时，熔点温度为26^◦C 新型保温相变玻璃幕墙室内热环境PMV 值波动小，PPD < 10% 的舒适时间更长，室内热舒适性更高。

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复合型微细通道换热器的流动传热特性研究

廉洁, 徐东君, 王秋旺, 马挺

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2567-2571.

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预冷器作为高超声速预冷发动机的关键部件之一，需要在极短时间内对高温空气进行快速冷却，其流动传热性能对预冷发动机性能具有重要影响。本文根据预冷器两侧流体流量和工作压力差异大的特点，提出了一种复合型微细通道换热器。数值模拟研究结果表明，沿着低温氦气流动方向，低温氦气与高温空气的温度及对流换热系数逐渐增大，并且在Z=130 mm 之后的变化明显大于之前的变化；增大空气侧的质量流量会增大空气侧和氦气侧的压降，而增大氦气侧的质量流量会减小空气侧的压降，单位体积的换热功率会随着两侧质量流量的增加而增大。

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风冷式翅片管分液冷凝器的实验研究

孙鼎皓, 贾力, 党超

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2572-2577.

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通过将U 型管分液装置安装到平行流冷凝器中开展实验研究，并且进行了实验结果分析。本文研究了进风速度的变化对分液装置分液量的影响，还研究了不同平行流冷凝器的换热能力、压降变化以及单元性能系数的随风速的变化情况。实验结果显示：风速越大，分液装置的分液量越大，分液率越小；在二级分液冷凝器中，二级分液装置的分液量要大于一级分液装置。U 型分液装置的设计使得冷凝器的换热能力得到了大幅度提升，此外带有分液装置的冷凝器相较于无分液装置的冷凝器，具有更低的压降以及更高的单元性能系数。

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基于B 样条曲线的丁胞强化管性能分析与优化

师春雨, 吴嘉丰, 王妙智, 刘必伟, 刘志春

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2578-2584.

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本文对强化传热管内丁胞结构展开数值研究，借助二维B 样条曲线的旋转与光滑直管相交形成丁胞结构，并通过改变控制点坐标生成不同丁胞形状。首先对控制点坐标做参数分析，研究发现Nu 数随y₁, y₂, y₃ 的值增大而增大，而阻力因子的单调性发生变化。通过Kriging 模型建立传热管性能与设计变量之间的代理模型，结合NSGA-II 算法对丁胞管做多目标优化，优化结果显示，Nu 数比值最大为4.159，阻力因子比值最小为1.103，最优设计变量分布为折线型分布。

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二异丙醚、甲基叔戊基醚层流燃烧速度测量与反应动力学机理研究

刘昀洋, 库金峰, 胡二江, 黄佐华

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2585-2592.

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本文利用定容燃烧弹测量了初始压力0.1 MPa、0.3 MPa、0.5 MPa，初始温度298 K、373 K、453 K，当量比范围为0.8∼1.6 工况下的二异丙醚(DIPE) 和甲基叔戊基醚(TAME) 的层流燃烧速度，利用现有Creck 机理进行验证，并优化得到了Modified Creck 机理。对比机理预测值与实验值发现，Modified Creck 机理对DIPE 和TAME 的层流燃烧速度的预测能力显著提高。通过敏感性分析和路径分析解释了Creck 机理与Modified Creck 机理预测能力的差异，分析了DIPE、TAME与甲基叔丁基醚(MTBE) 的层流燃烧特性的相似性。

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金属盐催化棉秆热解及热解炭气化特性研究

卢旺, 闫舒航, 夏孙文, 杨海平, 胡俊豪, 黎雨晨, 陈汉平

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2593-2599.

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为了研究金属盐催化剂对棉秆催化热解特性及热解炭气化特性的影响，在固定床上进行了浸渍金属盐的棉秆热解及其热解炭气化实验。结果表明，Ni 盐显著提高气体产物产率和液体产物中羧酸、醇和呋喃的含量，但芳香烃、酯和酚类物质含量明显降低；Ca 盐或Fe 盐降低了液体产物中芳香烃、羧酸和酚的含量，但提高酮的含量。催化剂的存在会显著提升热解过程中的H₂ 产率，其中Ni 盐催化效果最好，Fe 盐次之，Ca 盐最差。金属的引入提高了热解炭气化反应性，但随反应时间增加催化活性下降。

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基于机器学习的边界层湍流燃烧壁面模型

郑健, 王海鸥, 陈果, 任嘉豪, 罗坤, 樊建人

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2600-2607.

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大涡模拟是研究工业燃烧装置燃烧问题的重要方法，但是受壁面约束的湍流燃烧模拟十分具有挑战性。传统的湍流边界层壁面模型计算成本较小，但在燃烧工况下的精度较低。本文利用直接数值模拟数据库，建立了大涡模拟框架下湍流边界层壁面应力的神经网络模型。模型的训练数据来自冷态湍流边界层，模型在冷态和燃烧的工况下进行了验证。结果表明，在湍流燃烧边界层工况下机器学习模型比传统的壁面模型更准确。

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F-T 柴油替代物低温氧化实验与简化机理研究

华琰, 王忠, 李瑞娜, 刘帅, 柏泽川, 朱佳隆

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2608-2616.

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根据F-T 柴油的主要性质，提出了以摩尔浓度分别为94% 和6% 的正十二烷(NC12H26) 和异辛烷(IC₈H₁₈) 混合物作为F-T 柴油的替代物。运用射流搅拌器(JSR) 氧化平台与同步辐射真空紫外光电离质谱方法(SVUV-PIMS)，开展了F-T柴油替代物低温氧化实验。构建了F-T 柴油的简化机理，分析了NC₁₂H₂₆ 与IC₈H₁₈ 的敏感性和氧化路径。结果表明，构建的简化机理对反应物的消耗和CH₄、C₃H₆ 等主要中间物质的生成具有良好的预测效果。在F-T 柴油的氧化过程中，NC12H26增强了IC₈H₁₈ 的低温氧化活性，IC₈H₁₈ 减缓了NC₁₂H₂₆ 的低温反应速率。当氧化温度升高时，NC₁₂H₂₆ 的氢提取反应路径更加丰富，烷基自由基更容易通过解离反应生成小分子物质。

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基于热厚修正法的生物质热解动力学分析

张冲冲, 冯赫驿, 刘岑凡

工程热物理学报. 2023, 44(9): 2617-2623.

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本文基于宏观能量守恒建立了热厚修正法(TTCM)，按照热厚分区的方式对挥发分析出单速率方程中参加析出过程的挥发分含量进行修正，根据生物质粉末热解动力学方程得到其成型燃料的拟合热解动力学方程，为生物质成型燃料燃烧炉数值仿真提供合适的热解动力学参数，通过对松木粉末热解动力学方程进行修正，得到粒径11.11 mm 的松木成型燃料的热解动力学的指前因子为6.61×10² min⁻¹、活化能为54.71 kJ·mol⁻¹，并以民用生物质炉燃烧实验为依据进行修正前后的仿真计算。结果表明：较修正前相比，修正后的挥发分析出速率与实验更匹配，不会因挥发分析出量远大于实验值而造成不完全燃烧现象；生物质成型燃料燃烧炉模拟结果的温度分布和烟气中O₂、CO 含量更加接近实验值，偏差均小于20%。

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