工程热物理学报

Select

王倓, 陈林根, 戈延林

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1241-1247.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

空间简单燃气轮机循环动力装置由三部分组成：一是反应器，二是普通闭式简单燃气轮机循环模型，包括：压缩机、透平、蒸发器、工质和热源之间的换热器，三是低温热源侧的辐射散热器，用于向宇宙空间散热。本文建立了恒温热源空间不可逆简单闭式燃气轮机循环模型，导出了循环的热效率和输出功率。当散热器和两个换热器的总传热面积给定，通过优化两个换热器和散热器间的面积分配，得到了该装置的最大功率；通过优化低温热源温度，得到了装置的双重最大功率。

Select

耦合天空辐射制冷的数据中心自然冷却方案分析

文凯, 王程远, 王晓坡, 赵攀, 王江峰, 何茂刚

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1248-1254.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为降低数据中心(DC) 冷却系统的能耗和水耗，在机械制冷和直接新风冷却的基础上提出了一类耦合天空辐射制冷(RSC) 的DC 冷却方案，并研究了相应的系统构型和运行策略，建立了相关的数学模型。将冷却方案模拟使用在位于西安的一个模块化的集装箱DC 上，对其节能节水效果和环境经济效益进行了评估，还对冷却方案在中国10 个典型城市的地区适应性进行了分析。结果表明：所提出的耦合冷却方案(CM) 与机械制冷(MCM) 相比，冷却系统节能减排率达到了55%，与主流的新风加湿冷却(OAHM) 相比提高了5.2%，同时水耗降低了18.7%；相比于MCM，CM 在各城市的节能减排率在42.9%∼78.1%之间，体现出良好的节能节水效益。

Select

亚临界机组碳捕集系统优化及其对热力系统影响的模拟研究

李杨, 王妮妮, 陈振华, 赵广强, 何锁盈, 高明

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1255-1263.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为降低醇胺法碳捕集系统对燃煤电厂热经济性的影响，通过ASPEN PLUS 软件搭建了基于速率模型的碳捕集系统，并构建了集成富液分流工艺、贫液闪蒸压缩工艺与蒸汽过热度利用的新型碳捕集系统。结果表明新型碳捕集系统在富液分流比为0.1、闪蒸压力为0.16 MPa 时，再生能耗最低，为3.09 GJ/t CO₂，相比常规碳捕集系统降低了20.77%，其中，蒸汽过热度的利用使得再生能耗降低了11.54%。此外，利用EBSILON 软件搭建了耦合碳捕集系统的亚临界机组热力系统，研究得到当机组负荷为127.55 MW、CO₂ 捕集量为50 万吨/年时，新型碳捕集机组的锅炉热负荷相比常规碳捕集机组降低了1.87%，发电煤耗降低了7.22 g/kWh。可见，采取的优化措施不仅可以降低碳捕集系统的再生能耗，还大幅度改善了亚临界碳捕集机组的热经济性。

Select

基于太阳能全光谱利用的固体氧化物电解池系统性能分析

姚文岐, 王江江, 邓宇, 崔志恒, 高月芬, 张旭涛

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1264-1274.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

太阳能与燃料电池技术相结合产生的合成气燃料是未来实现碳中和的绿色能源解决方案之一。本文提出了一个基于太阳能全光谱利用的固体氧化物电解池燃料制备系统，太阳光短波为共电解提供所需电力，长波为系统提供所需热量。建立了各部件的热力学模型，并对系统进行了热力学、经济及环境分析。本文从三个运行模式对系统的性能进行了分析，考虑独立的固体氧化物电解池(Solid oxide electrolysis cell, SOEC) 系统，耦合回热的SOEC 子系统以及太阳能耦合带回热的SOEC 系统，在设计工况下三种模式的能效率和㶲效率分别为63.1% 和62.5%，67.3% 和65.8% 以及15.0% 和15.6%。系统的总成本率及CO₂ 排放率分别为9.79 USD/h 和0.04 kg/kWh，且比㶲成本为0.086 USD/kWh。另外，探讨了SOEC 操作参数对系统性能的影响，当电流密度、操作温度、压力和水蒸气的摩尔分数分别为0.64 A/cm²、1323.15 K、0.1 MPa 和20% 时系统的能效和㶲效达到最大值。

Select

多分支水平井SC-CO₂增强型地热系统取热评价研究

张杰, 赵萌, 汪浩瀚, 尹文锋

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1275-1283.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为提高干热岩开发效率，提出一种多分支水平井SC-CO₂ 增强型地热开发系统，探究了分支排布方式、分支数、分支长度、分支角度及分支间距对系统产能的影响。研究表明：分支水平井系统比单水平系统的生产温度和热提取率分别提高了3.89% 和11.89%；四种分支排布方式中鱼刺形水平井的生产温度和热提取率最高；随着分支数增加，系统生产温度和热提取率越来越高；分支长度主要在开采后期对系统产生影响，分支长度越长，生产温度越低，热提取率越大，增加分支长度可延长系统稳定运行时间；增加分支角度，能获得较高生产温度和热提取率，有利于延长系统使用寿命；热提取率随分支间距增加而减小，生产温度在运行37.5 a 之前随分支间距增加而下降，37.5 a 之后随分支间距增加而上升。

Select

冷冻箱内工质泄漏及燃爆风险

候召宁, 杨昭, 赵延峰, 郭长振, 贺红霞, 李建, 胡岩松

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1284-1289.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

新一代低温室效应工质的可燃性是限制其进一步推广应用重要因素，开展有限空间内可燃性工质泄漏燃爆及沉积特性研究至关重要。基于有限空间内工质泄漏燃爆特点，构建了冷冻箱的三维有限空间内工质泄漏模型，围绕工质泄漏扩散过程开展了数值模拟研究，探讨了泄漏方向、泄漏孔径及风机转速对冷冻箱内工质泄漏扩散过程的浓度变化，并就不同因素的R290 和R600a 工质泄漏特性进行了对比。研究表明：气体密度对工质泄漏及沉积特性的影响较大，R290 相比R600a 具有更大燃爆风险；较小孔径的工质泄漏将增加有限空间内工质的燃爆风险；较小密度的工质发生泄漏后，风机运转将明显降低有限空间的燃爆风险。

Select

柔性调控对燃料电池冷热电湿联供系统的影响研究

李旭, 李若琳, 蔡姗姗, 罗小兵, 涂正凯

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1290-1299.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本文构建了一套基于质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)、吸附式制冷机和除湿轮的冷热电湿联供系统，通过吸附式制冷机和除湿轮对PEMFC 产生的余热进行充分利用，在满足供电需求的同时，实现房间热环境夏季制冷与除湿处理。为改进联供系统在动态波动负荷需求下的供能匹配性设计，提出一种柔性调控方法，以人体热舒适度为基础，对房间设定温度进行柔性调节，并通过模拟方法对比分析了调控前后系统的运行特性与节能潜力。

Select

混合工质喷射器变工况性能研究

王林, 李少强, 谈莹莹, 张凯, 李骁洋

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1300-1307.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

混合工质因其温度滑移和组分变化的特性，在提高喷射制冷系统性能方面展现出巨大潜力。明晰混合工质喷射器在变工况下的运行特性，为进一步挖掘混合工质喷射制冷系统的性能改进空间提供了理论基础。本文基于真实气体模型，建立了混合工质(R32/R245fa) 喷射器的数值模型，并搭建实验装置验证。研究了R32/R245fa 喷射器中主流体、次流体及出口流体工况对引射性能的影响，并与纯工质(R245fa) 喷射器进行对比。结果表明：R32/R245fa 喷射器的引射性能显著优于R245fa 喷射器；主流体压力是影响R32/R245fa 喷射器性能的关键参数，当主流体压力为1003 kPa 时引射比最大；R32/R245fa 喷射器的引射比随次流体温度的升高线性增加；R32/R245fa 喷射器在刚偏离双壅塞模式时仍能保持良好的引射比，相对于R245fa 喷射器更具优势。

Select

基于覆膜成型MOF 材料的太阳能空气取水装置

邵昭, 孙瑞琨, 陈芷荟, 杜帅, 王如竹

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1308-1313.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

全球性的淡水危机大幅促进了水资源获取方式的研究。其中太阳能吸附式空气取水由于其无需外界输入电能，可适应多种离网式的应用场景等优点而逐渐成为水科学领域的研究热点。本文从太阳能吸附式空气取水基本原理入手，报道了一种结构紧凑的覆膜成型MOF 的太阳能空气取水装置。该装置利用覆膜加成型工艺，克服了传统粉末材料导热差、密度低的劣势，同时在总高5 cm 紧凑的热设计结构下，该装置仍然可以保持45°C 的最大温差，保障了空气取水过程的进行。经过测试，该装置在干旱工况下，材料的单位质量吸附量达到了0.56 g·g⁻¹，折合每平方米光热板可产水312 g，有望为沙漠等干旱离网场景提供新的用水途径。

Select

基于肋条切除的尖区旋涡演化调控研究

陈凯来, 张伟昊, 王宇凡, 蒋首民, 陈云, 马广健

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1314-1323.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

叶尖端区各种旋涡的演化对涡轮气动性能有较大影响，本文采用数值模拟的方法，通过肋条部分切除的方式对尖区旋涡的控制进行了研究。结果表明：切除前缘吸力侧肋条使泄漏流与通道涡掺混，能延迟泄漏涡的形成并抑制通道涡在下游的发展，涡轮级效率有小幅提升；切除尾缘吸力侧肋条使凹槽腔内流体卷入泄漏涡，能补充泄漏涡的动量从而减小泄漏涡的破碎损失，涡轮级效率提升明显。

Select

用于气膜冷却的机器学习湍流模型

张振, 叶林, 苏欣荣, 袁新

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1324-1331.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

在气膜冷却中，主流和射流的相互作用会产生三维涡系结构和湍流掺混，它们引起了温度的对流和湍流扩散输运。由于上述现象的三维特性，传统的湍流模型无法准确预测气膜冷却效果，限制了燃气轮机冷却结构的分析与设计水平。本文采用湍流模型反演机器学习框架，基于流场关键位置的温度数据，对湍流普朗特数进行了具有空间分布的修正。所发展的机器学习湍流温度扩散模型可以显著降低冷却有效度的预测误差，且具有较好的泛化能力。

Select

大曲率板壳综合冷却效率模化数值研究

杜昆, 梁庭睿, 宋辉, 刘存良

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1332-1340.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

现阶段针对航空发动机热端部件复合冷却，提出的综合冷却效率来表征固体表面的无量纲温度分布。基于一维半无限大平板综合冷却效率模化公式为指导实验参数匹配与冷却结构设计提供了理论支持，然而在大曲率区域该模化公式预测误差较大。因此本文提出一种大曲率板壳综合冷却效率模化的公式，并建立不同曲率的冲击–气膜冷却板壳结构进行验证。结果显示，随着曲率增大，一维半无限大平板综合冷却效率模化公式得到的面平均综合冷却效率预测误差达到52%；在所研究的全部曲率半径模型中，大曲率板壳综合冷却效率模化公式的预测精度显著提高，误差值最大不超过26%。

Select

可控转速机匣起始位置对跨声速压气机转子流动稳定性的影响

赵佳诣, 吴宛洋, 钟兢军

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1341-1349.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

机匣处理的几何结构参数将对其扩稳机制和扩稳能力产生影响。本文针对可控转速机匣中可转动环段的起始位置对跨声速压气机转子流动稳定性的影响开展数值研究。结果表明，当可转动环段的起始位置从叶顶尾缘开始逐渐向上游移动的过程中，可转动环段作用范围的扩展使叶顶流场处于逆压流动的范围扩大，通流条件恶化，但由于同时也降低了叶尖负荷，稳定工作的流量范围得以扩大。而当起始位置继续向上游移动至20% 轴向弦长和叶顶前缘处时，可转动环段能够分别完成对泄漏涡破碎后流体和来流主流的轴向加速，降低激波/泄漏涡干涉强度的同时削弱了堵塞效应，转子流动稳定性得到有效改善，特别是当起始位置位于叶顶前缘时，稳定工作裕度提高了52.56%。

Select

基于熵产理论的高负荷离心叶轮流动损失分析研究

李童希, 王志恒, 王震飞, 张代男

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1350-1358.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

高负荷离心叶轮被广泛应用于小型航空发动机中，了解其内部流动损失特性对进一步提升离心压气机性能有着至关重要的作用。本文采用熵产理论，对高负荷离心叶轮内的损失来源和分布特性进行分析。研究结果表明，湍流黏性耗散引起的熵产是总熵产的主要组成部分，叶顶泄漏、流动分离为叶轮内流动损失的主要来源。随着质量流量和转速的增加，流动分离逐渐加剧，总熵产增大，但各熵产来源的占比基本保持不变。当质量流量增加时，叶顶泄漏流强度增大，分流叶片吸力面上的流动分离位置逐渐向叶顶方向迁移。当转速增加时，叶顶泄漏流影响范围扩大，分流叶片上的分离位置向上游叶根迁移。

Select

动态气动相似理论下的浮式风电模型设计验证

王新宝, 蔡畅, 陈晔雯, 杨英健, 肖洋, 李庆安

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1359-1365.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

浮式风电缩比实验一般采用传统的推力系数相似理论进行模型设计。模型机组可再现原型机组平均推力，但功率性能偏低，且动态气动相似性难以保证。本文提出一种基于最优叶尖速比映射关系的新型动态气动相似理论，并以NREL 5-MW 为原型机组，分别设计了传统理论和新理论下的两款模型机组。与传统模型机组相比，新模型机组除了满足推力系数相似，功率系数也可通过增加某常数与原型机组近似。纵荡–纵摇组合运动下的计算结果表明：相同的叶尖速比变化下，新模型机组的动态推力、动态功率及其系数与原型机组的相似性明显优于传统模型机组。本工作适用于风洞实验研究，可在一定程度上解决水池实验中模型机组气动性能不够准确的问题。

Select

轴流式喷水推进泵设计效果的考核

徐子鹏, 赖焕新

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1366-1373.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对一台轴流式喷水推进泵的设计方案，采用数值模拟的方法研究其内部流场，着重考察空化流动特性, 分析了空泡发生的位置、压力系数、叶片载荷以及冲角等参数随空化数的变化规律。结果表明，随着来流总压的降低，空泡最初出现在吸力侧前缘附近，随后由吸力侧前缘向后缘延伸，气泡厚度以及低压区的面积也随之增大。此外，喷水推进泵水力性能的降低与叶片载荷的减小有关。本文进一步讨论了叶片数对喷水推进泵空化性能的影响，得出了四种叶片数下扬程随空化数的变化曲线，结果表明适当增加转子叶片数可以提高喷水推进泵的抗空化性能。

Select

低压涡轮在工作剖面内的多学科耦合仿真

张云达, 邹正平, 姚李超

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1374-1384.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

在涡轮的典型工作剖面内，采用计算流体力学和两种多学科耦合求解方式对某二级低压涡轮部件进行仿真，比较不同求解方式所预测的涡轮气动热力参数之间的差异，分析工作剖面内局部几何的形变规律以及局部形变对流场的影响，结果表明：多学科耦合作用对低叶高位置叶型负荷分布产生一定的影响，具体影响规律与不同工况密切相关。考虑固体域热传导和形变的多学科耦合求解方式所预测的效率值更高。随着涡轮功率的提升，级间轮缘间歇和封严篦齿间隙的改变会导致更多封严冷气聚集在前腔中，影响盘腔内的流动结构，削弱了燃气入侵现象，实现盘腔内更好的冷却和封严效果。

Select

双股射流撞击雾化的无网格MPS 法数值研究

崔龙豪, 孙一颉, 周子棋, 孙中国, 席光

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1385-1394.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究质量流量和撞击角对双股射流撞击雾场的影响规律，采取移动粒子半隐式(MPS) 法对双股射流撞击雾化过程进行数值模拟，针对数值模拟结果提出了用于液滴空间弥散状态研究的染色法并对雾场进行后处理分析。首先通过对泊肃叶流动和方形液滴变圆的模拟，验证了充分发展速度进口模型和表面张力模型的正确性；随后通过分析质量流量和撞击角对雾化特性参数的影响，得到了典型工况下雾化后液膜生成并破碎为液丝、液丝发展为液滴的全过程。最终得到结论：质量流量从5 g/s 增加到25 g/s，液滴平均粒径减少80.00%，雾化角增加42.13%；撞击角从30° 增加到90°，液滴平均粒径减少94.22%，雾化角增加59.95%；当质量流量为20 g/s，撞击角为75° 时，雾化场能达到相对最优的状态。

Select

空气源热泵室外蒸发器超疏水抑霜传热性能理论与实验研究

谷雅秀, 邢庆庆, 李帅鹏, 韩怡, 李雅琪, 何桂香

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1395-1404.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

超疏水表面具有优异的抑霜性能，本文制备了接触角为156.7° 的超疏水表面。建立可视化实验台，对比不同润湿性一维翅片表面湿空气凝结、液滴冻结与三维翅片管结霜、融霜过程异同。通过建立冷表面湿空气凝结和液滴冻结模型，揭示了超疏水表面在结霜初期的抑霜机理。超疏水表面液滴总热阻约为普通表面的5.94 倍，超疏水翅片管较普通翅片管，其结霜量降低了18.9%，化霜效率提升了21.2%。本研究为超疏水技术在换热器尺度上的应用奠定了实验和理论基础。

Select

入口效应对管内压力及含气率分布的影响研究

于海洋, 徐强, 曹业奇, 黄博, 郭烈锦

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1405-1410.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本文在直径80 mm，高度11 m 的竖直管内对空气-水两相流动开展了可视化实验研究。实验的工况选取为表观气相速度J_G = 0.03 ∼ 16.53 m·s⁻¹，液相速度J_G = 0.04 ∼ 2.00 m·s⁻¹。根据压力、压差传感器获取的数据，本文分析了入口效应对两相流动的影响。在泡状流动区域内，压力随气速的增加而下降的趋势较缓，在弹状流内下降趋势加快。在流动转变为搅动流时，压力下降趋势再次减缓。随着液速增加，各位置的压力下降由缓到急的趋势所对应的气速逐渐增大。在气速大于10 m·s⁻¹时，发生了靠近入口位置的含气率突然增大的现象。随着液速增加，入口处含气率突增现象对应的气速逐渐降低。

Select

沉积管两相流动的大涡模拟研究

姚军, 刘敏, 赵彦琳

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1411-1417.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

使用大涡模拟和拉格朗日颗粒跟踪方法模拟了带有水平床层的圆管(沉积管) 中的流场和颗粒分布，体积雷诺数为40000，颗粒直径为5 μm，50 μm(St=0.6，63)。结果发现，管道的角落诱导出四个流向涡，流体从中心流向角落。和矩形二次流相似的是，他们对应的流向涡量模式的延伸程度比较接近。管壁附近的颗粒受到的平均升力指向壁面，且管道下部壁面附近的颗粒受到的平均升力更大。管道两侧壁面附近的颗粒受到的平均曳力指向中心。

Select

蒸汽管道内流动输运过程及热损失分析

宋杨, 董祥瑞, 蔡天意, 周骛, 贺立军, 马文鹏, 鞠珊珊

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1418-1424.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

蒸汽管道冷凝换热是工业产品中的重要过程。分析不同管道条件对冷凝换热的影响规律和气液分布特性对蒸汽管道的设计及优化具有参考价值。本文采用VOF 多相流模型对蒸汽管道内的流动和热损失进行模拟分析，主要对比了不同管道壁面厚度和不同管道内径对换热特性的影响规律和气液行为，并对出口处90° 拐角的二次流现象进行分析。研究结果表明，增加管道壁面厚度和减小管道内径尺寸会增大管道壁面单位面积的热流量，同时管道壁厚和内径增大引起壁面表面积增大使总热损失增加。流体流经90◦ 拐角后形成的Dean 涡使管道内壁面的冷凝水脱离壁面随高速气流进入蒸箱对食物蒸制产生不利影响。

Select

超临界CO₂ 瞬态边界传热相移干涉实验

张一智, 吴其贤, 陈林, 臧金光, 黄彦平

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1425-1430.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本文基于相移干涉测量法高空间、时间分辨率定量可视化测量了近临界流体瞬态热对流边界层温度场。实验选取了两种具有不同临界距离的工况点，使用相移干涉测量方法获得了时间连续的全场相位信息，经过一系列处理后得到了高时间、空间分辨率的温度场可视化图像。研究获得了超临界传热过程中流体区域的全局温度场，定量分析了拟临界线附近不同工况点之间传热特征。

Select

微通道翼型导流肋强化传热数值研究

张剑飞, 徐星, 夏毅康, 高伟, 屈治国

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1431-1439.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

随着电子设备的集成度和功率密度的提高，电子芯片的高功耗和高集成度将使电子设备的散热量不断增加。因此，散热已成为高性能电子设备性能发展的主要瓶颈之一。本文提出了一种含翼型导流肋微通道热沉，翼型导流肋可实现局部加速和冲击掺混的双重强化传热作用。采用ANSYS FLUENT 数值分析了翼型导流肋的攻角、出射角、长度和数量等主要几何参数对微通道流动传热特性的影响规律。研究发现：相比攻角和出射角，肋长度和肋数量对微通道阻力与传热性能的影响更为显著，强化传热综合性能评价表明本文提出的含翼型分流肋的微通道相比光滑微通道可在相同压降的条件下获得更高的换热量。

Select

土体导热系数智能方法预测及影响因素敏感性分析

姚兆明, 王洵, 齐健

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1440-1449.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

土体导热系数是描述土传热性能的重要参数之一，对其准确地预测和敏感性分析有助于评估岩土工程的热响应热性，预防工程的变形和破坏。基于Kersten 团队的土导热系数试验，分析导热系数的影响因素，考虑将温度变量引入传统经验公式并验证，得到对黏土适用性较好的改进经验公式。基于人工智能算法对导热系数建立以土质、干密度、含水率和温度为输入变量的预测模型。分析预测结果表明随机森林模型、径向基函数神经网络(RBFNN) 和鲸鱼优化BP 神经网络(WOA-BP) 都能准确地预测导热系数，其中WOA-BP 的预测性能最好，随机森林和RBFNN 次之。选用新的样本集对预测模型进行验证，发现模型预测效果依旧很好，具有一定的泛化能力。利用蒙特卡洛模拟对改进经验公式进行参数敏感度分析；再借助随机森林模型对特征重要性进行排序，评估不同输入变量对模型输出的影响程度；最后通过权积法结合WOA-BP 计算影响因素敏感性。发现三种方法得出的结果均一致，即导热系数对含水率、干密度、温度和土质的变化敏感程度依次降低。

Select

基于热量流法的清洁供热网络延迟分布特性与扰动控制分析

马腾宇, 郝俊红, 田亮, 杨云溪, 方王刚, 戈志华

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1450-1457.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

在双碳战略背景下，随着极端天气的频繁出现和用户热负荷的不断增加，进一步增加供热系统的稳定性和降低供热能耗，是供热网络的重要发展方向。本文针对供热网络的典型扰动控制问题，基于供热网络的物理模型，构建供热网络全环节的动态热量流模型，分析供热网络中各主要设备及供热网络整体的延迟分布特性问题，探索了供热网络实际供热策略以及供暖扰动的影响和控制等问题。结果表明供热网络的延迟主要集中在散热器侧，散热器延迟时间约占整个供热网络延迟时间的86.6%；本文以北京某日室外温度为例探究实际供热策略，模拟在面对供热扰动时，所采取新的供热策略节能分别为2.61% 与2.91%。

Select

聚乳酸柔性定形相变薄膜的制备及性能研究

吴学红, 栾林林, 赵敏, 陈亚南, 吕财, 刘勇, 常志娟, 李文浩

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1458-1463.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为解决相变材料易泄漏和力学性能差的问题，以聚乳酸(PLA) 为基底，聚乙二醇(PEG) 为相变工质，制备PEG/PLA相变薄膜。对其热性能和力学性能进行测试，结果表明，PLA 作为支撑基底有效防止了PEG 液体的泄漏。PEG/PLA 配比为180/100 时，相对焓效率最高，达到103.87%，其熔融和凝固过程中的潜热分别为128.5 J·g⁻¹ 和120.2 J·g⁻¹。随着PEG 比例的增加，薄膜的杨氏模量逐渐减小，PEG/PLA 配比为180/100 时，杨氏模量为152.2 MPa，比纯PLA 降低了73.2%，薄膜的柔韧性得到提升。

Select

端基对固态电解质离子传输和传热性能的影响

王家歧, 樊林浩, 李伟卓, 焦魁, 杜青

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1464-1469.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本文研究了不同端基聚合物下聚环氧乙烷(PEO) 和双(三氟甲磺酰亚胺) 锂盐(LiTFSI) 固体聚合物电解质的离子扩散系数和热导率，并对其结构性质进行了分析，以研究离子输运和热传导机理。结果表明，以端甲氧基聚环氧乙烷为基体电解质具有较好的离子传输性能，因为更多的自由锂离子能够传输。然而，其导热性质更差，因为声子谱转移到更高的频率，这表明高频声子散射的增强导致热导率降低。这些结论对PEO-LiTFSI 电解质设计有着很好的指导意义。

Select

蜂窝多孔结构表面强化沸腾传热的数值模拟研究

洪敏, 张轩, 莫冬传, 吕树申, 衡益

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1470-1475.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本文将CT 扫描获取的蜂窝多孔表面的3D 几何结构用于池沸腾两相流数值模拟，完整地模拟了气泡成核、生长及脱离的过程。气泡动力学以及加热面热流密度分布表明蜂窝多孔表面的孔洞约束了气泡生长及合并，使得气泡脱离直径较小，脱离频率加快。成核位点数目增多，单位时间脱离壁面的气泡数目增多。因此，蜂窝多孔表面具有的蜂窝孔可以加速气泡脱离以及具有丰富的成核位点是增强加热面整体散热性能的主要原因。

Select

气热参数对涡轮外环冲击–气膜冷却特性影响的实验研究

李自强, 王龙飞, 毛军逵, 毕帅, 吕城亮

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1476-1483.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对涡轮外环实际工况的复杂、多变特性，本文搭建了垂直进气、气热参数可调的涡轮外环冲击–气膜冷却实验台，借助红外测温技术，以正交实验法开展主流马赫数、吹风比和温比变化对涡轮外环冷却特性的关联性研究。结果发现：涡轮外环的面平均综合冷却效率随主流马赫数增大呈降低–升高–降低的变化趋势，Ma=0.5∼0.8 的研究范围内，Ma 为0.6 时涡轮外环具有最佳的综合冷却效果；提高吹风比以增大冷气流量和动压的方式增益涡轮外环内外侧的冲击、气膜冷却效果，吹风比每提高0.5，涡轮外环的面平均综合冷却效率提升1.46%∼9.08%；温比由1.5 变为1.6，涡轮外环的面平均综合冷却效率下降0.85%∼7.95%。

Select

液态金属钠在空间堆芯单通道中流动传热特性研究

孙琦琦, 张昊春, 孙梓健, 夏彦

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1484-1489.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

强化堆芯传热是提高空间核能系统效率和确保系统安全运行的重要方式。液态金属钠具有高热导率，低黏度的优势，是一种优良的堆芯冷却剂。本文以三维无间隙冷却通道为研究对象，利用数值模拟探究液态金属钠在单冷却通道内的流动和传热特性。以堆芯出口温度，努塞尔数，压降为研究参量，探究雷诺数和堆芯功率密度变化对液态金属钠流动，传热以及压降的影响。结果显示：随着雷诺数逐渐增大，堆芯传热性能逐渐增强，但同时也会增大压降；功率密度对提高堆芯出口温度有显著的积极影响，但对堆芯传热性能的影响可以忽略。以上研究结果为强化堆芯传热提供了一定的理论基础。

Select

MF/C18 微胶囊悬浮液相变过程中的黏度特性

常包虎, 贾莉斯, 陈颖, 莫松平, 王智彬, 邓卓夫

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1490-1497.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本文以正十八烷(C18) 为芯材，三聚氰胺甲醛树脂(MF) 为壳材，采用原位聚合法得到粒径均匀的MF/C18 微胶囊；以十二烷基硫酸钠作活性剂，采用两步法得到分散稳定的MF/C18 微胶囊悬浮液。在此基础上，采用旋转流变仪测试MF/C18微胶囊悬浮液的黏度，重点探讨了微胶囊的固–液相变对悬浮液黏度的影响。结果显示，MF/C18 微胶囊发生熔化会导致其悬浮液的黏度增大，发生凝固会导致悬浮液黏度减小，且随着升温、降温速率的增大，MF/C18 微胶囊悬浮液的黏度均呈现减小的变化趋势。

Select

压裂强化水合物分段降压开采模拟研究

王佳琪, 魏皓琦, 陈燚坤, 郭馨然, 葛坤

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1498-1505.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

水合物储层低渗透性诱发的天然气采收率过低是限制天然气水合物商业化开采的重要影响因素之一，通过压裂技术提高低渗透油气藏的渗透率已十分成熟，目前也逐步应用于水合物开采中。本文建立一个二维轴对称水合物开采模型进行了压裂辅助提高天然气水合物分段降压开采效率的模拟研究，通过分析岩心内部压力、饱和度分布以及产气和产水的变化，对比不同压裂工况下水合物开采效率，得到了压裂能够加快水合物分解速度，缩短开采时间，提高开采效率和经济性的结论。

Select

基于变分原理的PEMFC 阴极扩散层孔隙率最优分布研究

李毅, 袁芳, 翁仁港

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1506.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

气体扩散层作为质子交换膜燃料电池膜电极的重要组成部分，其孔隙率对电池性能有着显著的影响。本文以质子交换膜燃料电池(PEMFC) 为研究对象，建立了其三维稳态非等温计算模型。基于变分原理，以阴极扩散层含水量为优化目标，推导了阴极气体扩散层孔隙率的优化分布。优化结果表明，非均匀分布的阴极气体扩散层孔隙率有利于电池内反应物和水的传递，同时使温度分布更为均匀，从而提升电池性能。当电压为0.3 V 时，电池的输出电流提升6.8%，输出功率提升3.5%。

Select

介入微泡群强化过冷池沸腾换热机理研究

罗鹏, 佟薇, 吴刚, 刘军, 赵玉刚

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1514-1524.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

实验研究了介入微泡群对水的过冷池沸腾传热的影响。用微孔径泡沫钛制成气泡发生器来生成大量的微气泡冲刷加热表面以强化换热，这是首次利用外加微泡群强化过冷池沸腾换热的机理研究。通过气泡行为的可视化，发现微泡群通过气-液相变潜热传热、冲刷加热表面上存留的气泡/气膜及扰动作用来强化过冷池沸腾换热。结果表明，介入微泡群能够提高传热系数，降低初期换热温差。加热表面大倾斜角时，微泡群在高过冷度、低热流密度区域时强化换热效果最好。

Select

基于三维层析技术的光学柴油发动机机内火焰重构

高宇, 陈海岩, 伍岳

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1525-1533.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本文搭建了基于一台光学柴油发动机的三维层析测量系统，利用高速相机和光纤束可以同时从8 个不同方向获得燃烧室内的火焰投影，同时提出了一种特殊的标定装置，能够从多个不同方向标定光纤束与燃烧室之间的相对位置关系。本文分析了光学发动机中由缸套扭曲引起的重构误差大小，并应用三维层析技术对光学发动机内的火焰发展过程进行了重构，获得了不同发动机转速下的火焰三维结构。通过对火焰二维投影和三维结构的分析发现，随着发动机转速增加，燃烧效率变高，最大火焰面积/体积和火焰强度出现的时刻提前，但是利用二维火焰投影得到的最大火焰面积与利用三维火焰结构得到的最大火焰体积出现的时刻不同，这是由于火焰在燃烧室内除了沿着燃烧室直径方向扩散，还会沿着活塞运动方向扩散。利用火焰三维重构结果，可以获得火焰在沿活塞运动方向上的分布，有助于分析燃烧过程，为提高发动机效率提供依据。

Select

催化燃烧过程中的气相火焰

隋然

工程热物理学报. 2024, 45(5): 1534-1547.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

催化燃烧技术的工业应用涵盖了我国“十四五” 规划和2035 远景目标纲要中指定的若干未来战略性产业，因此具有重要的科学和战略意义。在许多催化燃烧的应用场景中，气相火焰被点燃并与催化反应路径发生错综复杂的耦合关系。本文回顾了近年来贵金属催化通道内预混层流火焰的最新研究进展，简要梳理了催化通道内催化气相燃烧的控制方程、数值模型、点火和传递条件，以及氢气、合成气、甲烷、丙烷、正癸烷等重要燃料在铂、铑、钯等催化通道内的贫燃和富燃燃烧时的火焰形态和特性，尤其是化学、流动和传热传质等方面的决定因素。

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容