工程热物理学报

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刘泽锋, 樊梦阳, 易文聪, 王朝阳, 刘明, 严俊杰

工程热物理学报. 2026, 47(2): 371-379.

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直流锅炉干湿转态时间长且湿态运行安全边界不清是超超临界机组低负荷灵活运行面临的主要技术挑战之一。本文建立了超超临界燃煤发电机组宽负荷运行动态模型及水冷壁壁温分析模型，研究了直流锅炉湿态运行时边界条件扰动后系统的动态响应特性及水冷壁壁温分布规律，结果表明：当水冷壁再循环流量增加20% 时，省煤器入口水温将提高9.7°C，水冷壁入口工质的欠焓减小，水冷壁的最大壁温升高16.9°C；当锅炉燃料量增加5.0% 时，分离器出口温度将提高4.2°C，机组发电功率增加4.1 MW，沿汽水流程工质的干度升高。在壁温超温限制条件下，通过调控流量实现再循环系统工质蓄热的有序利用，有利于实现超低负荷运行工况下的平滑、快速、安全转态。

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压缩CO₂ 储能与碳捕集燃煤机组的耦合特性研究

胡东子, 赵明智, 朱轶林, 徐玉杰, 沈国清, 陈海生

工程热物理学报. 2026, 47(2): 380-390.

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压缩二氧化碳储能(Compressed CO₂ Energy Storage, CCES) 技术具有规模大、环境友好以及易与碳捕集系统相耦合等优势，其开发备受关注。本文提出了一种压缩CO₂ 储能与碳捕集燃煤机组耦合的新系统，该系统以燃煤机组捕集的CO₂ 作为CCES 系统的工质，通过热能的综合利用实现碳捕集燃煤机组和CCES 系统的深度耦合。搭建耦合系统热力学模型，并开展系统热力特性分析，得到CCES 系统与碳捕集燃煤机组最佳耦合方式。结果表明，耦合系统相比于碳捕集燃煤机组，其热力性能优化效果随储释能时间比增大而增大，当储释能时间比为2.16 时，耦合系统相比碳捕集燃煤机组，热效率和㶲效率分别增加0.45%、0.37%，煤耗减少24.9 g/kWh；此时CCES 系统储能效率为70.7%。本研究对CO₂ 储能技术开发和双碳目标实现具有重要意义。

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含共沸物CH₄-C₂H₆-CO₂ 系统气液界面分子动力学研究

刘俊明, 林文胜

工程热物理学报. 2026, 47(2): 391-398.

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低温精馏分离技术利用伴生气中不同烃类组分的沸点差异，逐步将轻烃冷凝分离成产品，本质上是流体流动、传热和传质的复杂耦合过程，尤其在涉及共沸现象时更为复杂。本文通过分子动力学模拟方法，研究了CH₄-C₂H₆-CO₂ 三元混合物在低温下相平衡的气液界面特性。首先，采用了不同的分子力场模型构建了初始气液界面，并验证了模型的准确性。接着，通过模拟三元混合物在不同温度下的行为，分析了气液界面的密度分布、应力分布及共沸现象。结果表明，C₂H₆-CO₂ 在特定条件下形成了二元共沸混合物，且温度的变化显著影响气液界面的结构和特性。本文的研究为理解低温精馏中的气液界面现象提供了重要的微观视角，并为优化相关分离工艺提供了理论基础。

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面向氢能列车的移动式加氢站储氢系统配置建模及分析

冯罗一, 蔡黎明, 徐翰林, 谢星

工程热物理学报. 2026, 47(2): 399-411.

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随着氢能列车在全球范围内的技术进步和应用推广，持续突破的长续航需求增大了加氢站的匹配设计难度。移动式加氢站因其机动灵活性更适应列车运营要求，但需要在规定的封闭空间内集成所有部件。因此减小站用储氢系统体积，对其降低成本、增加氢气利用率、减小占地面积等具有重要意义。论文针对面向氢能列车的移动式加氢站储氢系统开展配置建模及分析。首先，分析了站用储氢系统的压力级数和压力切换点的影响，提出7 级平均压力切换点分级策略；然后，建立了从站用端到车载端的加氢站热力学模型，模拟了不同加氢枪数下基于分级策略的加注过程。结果表明：1) 随着压力级数的增加，站用储氢系统的体积减小，且平均压力切换点策略对应体积较小；2) 随着加氢枪数增加，质量流量增大，加注时长变短、峰值温度升高、加注质量减少、预冷峰值功率增加、预冷比能耗减小。综合考虑加注时间和预冷功耗，确定满足加注质量(500 kg) 和时长(30 min)的较优配置方案为7 级平均压力切换点分级和4 枪并行加注。本研究为氢能列车应用场景下的加氢站设计提供了重要参考。

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集成熔盐储能的亚临界火电机组热力性能及经济性研究

祁艳超, 洪文鹏

工程热物理学报. 2026, 47(2): 412-425.

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随着可再生能源发电量在电网中所占份额的不断增加，需要提高现有燃煤机组的灵活性以保持电网稳定。将熔盐储能系统集成燃煤机组是一种简单可行的方法。针对315 MW 亚临界燃煤机组，提出了主蒸汽和再热蒸汽的复合抽汽方式进行储能，同时设计了蒸汽循环回凝汽器、低压缸以及利用蒸汽引射器驱动汽轮机末级乏汽的供热等3 种储热方式。基于热力学第一定律和第二定律，对不同调峰系统进行了全面评估。结果表明，MR-C-a 系统(储/释热过程的组合方案) 的热经济性最优，其调峰深度为16.19%，其储/释热全过程循环热效率和综合发电煤耗分别为50.92% 和482.198 g/kWh。进一步的㶲分析表明，储释热装置是影响系统收益㶲效率的关键影响因素，其中MR-C-a 系统以37.866% 的㶲效率表现最佳性能。研究还发现，提升高温储能罐(R1) 的运行温度可显著提升系统的收益㶲效率。从电厂运行角度分析改造前后的效益，该系统的投资回收期为9.22 年，且调峰时间对投资回收期的影响比贴现率更为显著。本研究为燃煤机组深度调峰技术提供了重要的理论依据和工程参考。

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基于纳米流体的板层AER 器件性能研究

储召平, 韩华, 邹永晴, 陈浩

工程热物理学报. 2026, 47(2): 426-436.

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电卡制冷作为新型固态制冷技术，广泛应用于芯片冷却等领域。本文对以纳米流体为传热介质的平行板主动式电卡回热器(AER) 展开研究，采用流固比表征几何特征，着重分析循环周期及结构参数对器件性能影响。结果表明，存在最佳周期τ、最佳电卡材料层数N_EC 和最佳流固比κ。传热量达到最大可能传热量2/3 左右时切换电场较佳(τ = 9 s)；相同周期下，N_EC=10 层时制冷量达到最大(8.49 W)，COP 为6.91。流道高度一定，κ > 0.3 时，PVDF 导热能力提升无法补偿绝热温变下降，制冷量下降；材料厚度一定时，κ 增大可提升换热面积，过大则无法补偿对流换热强度下降的影响，0.525 时制冷量达到最大(4.72 W)。材料厚度较流道高度对COP 的影响更显著，合理匹配电卡效应和导热能力可提升器件性能。

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基于粒子群算法的风–光–地–储分布式能源系统优化设计

任倩茹, 孙香宇, 孟建龙, 蔡畅, 刘茜, 钟晓晖, 李庆安

工程热物理学报. 2026, 47(2): 437-443.

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随着“双碳” 目标的提出，风能、太阳能和地热能等可再生能源的高效利用，是能源体系转型升级的重要组成部分。本文构建一种以风热机组、光伏光热一体化、浅层地热利用及蓄热装置为核心的风–光–地–储分布式能源系统。基于粒子群优化算法，以全生命周期成本为目标函数，包含建设成本、运维成本和购能成本，对关键部件进行容量优化配置，最终得出全生命周期成本最优为9178.1306 万元。该系统能够有效提升可再生能源利用效率，降低能源系统的整体经济成本，为清洁供暖提供一种新的技术路径。

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H₂O/CO₂ 混合气体跨声速非平衡凝结流动及激波特性研究

施海波, 韩旭, 姚博川, 邬旭威, 李琦, 韩中合

工程热物理学报. 2026, 47(2): 444-450.

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超临界水气化制氢循环发电系统是一种新型的煤炭清洁利用技术，在超临界环境下煤炭最终转化为H₂O 与CO₂ 混合气进入透平做功，但混合气中的水蒸气在透平末级会发生非平衡凝结，造成叶片水蚀并伴随复杂激波现象。基于国内外研究现状，以MS 喷管为研究对象，模拟研究了H₂O/CO₂ 混合工质的凝结流动特性，分析了CO₂ 质量分数和背压变化对流动参数分布及激波形态的影响。研究表明：CO₂ 的添加显著改变混合工质的凝结特性，CO₂ 质量分数从0 增至0.4 时，凝结区域向出口移动，出口温度降低5.24 K，液相质量分数减少2.28%；背压升高会驱使气动激波向上游移动，而凝结激波位置基本保持稳定，当气动激波覆盖凝结区域时，成核率趋近于零；在固定背压下，CO₂ 浓度增加不改变激波位置，但会使激波强度显著增强。

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多工况下汽轮机多级轴封溢流流场特性研究

万红廷, 杨智, 赵天, 杨君君, 范思毅, 彭姝璇, 付经伦

工程热物理学报. 2026, 47(2): 451-465.

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汽轮机轴端密封是汽轮机的关键部件，在灵活运行条件下研究其宽工况范围内的流场特性对提升设备性能、保障安全运行、降低能耗具有重要意义。本文针对不同工况下，高、中压轴端多级密封内流动、密封及溢流特性的演变规律进行分析，通过数值模拟获得不同压比下轴封蒸汽流量系数和内部流场，分析轴封进出口压比、各级密封结构对泄漏气流流量、组分以及内部流场的影响。结果表明：随着机组进、出口压比的增加，轴封泄漏量增加，流入蒸汽母管流量增大，密封性能较低的1 级轴封匹配密封性能较高的2、3 级轴封，有利于保证溢流至轴端加热器中的蒸汽占比减小，提高换热效率；随着缸内压力增大，各级轴封内流场结构基本不变，但齿隙处局部马赫数、轴封腔室旋涡强度及旋涡尺寸会随之增大；但同一结构中，涡强度引起的能量耗散对轴封泄漏量的影响小于压比变化对泄漏量的直接影响；在高压比条件下，双短齿与凸台交错的结构使得中压1 级轴封流量系数降低1.5%，而在低压比条件下，增加长齿数量使得高压2、3 级轴封流量系数降低约27.36%、10.56%。为了实现对该机组轴封泄漏量的快速评估，分别提出了针对该汽轮机机组高、中压1 级轴封段流量系数和溢流量的计算模型，该模型可以快速、准确的预测机组轴封泄漏量和溢流量。

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介质温度对空间液冷循环泵性能的影响

安东森, 郝开元

工程热物理学报. 2026, 47(2): 466-475.

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空间液冷循环泵常需在复杂的温度环境工作，循环介质在不同温度下存在物性差异进而使泵的运行特性产生较大变化。以一台介质为全氟三乙胺的空间用液冷循环泵为研究对象，对其在不同温度下运行进行数值计算。结果表明，随着温度的降低泵的扬程和效率下降，功率和压力脉动主频幅值大幅升高。低温对泵性能的影响更为严重，相比常温工况泵在−40°C 运行时，扬程、效率分别降低了10% 和35%，功率增大了53%，蜗壳压力脉动主频幅值则平均增大34%。结合流动特性分析，低温使介质的黏度增大黏滞力增强，叶轮动扬程下降，泵内流动损失和转子壁面磨损功耗增大，造成了扬程和效率的下降。低温压力脉动主频幅值的增大与其产生的强旋涡结构有关。

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湍流模型对叶片泵气液流动特性的影响分析

李慧闯, 张毅, 汤亦平, 朱建忠, 张文武, 姚志峰, 王福军

工程热物理学报. 2026, 47(2): 476-482.

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为探究不同湍流模型对叶片泵内气液流动特性的影响，选取一轴流式叶片泵为研究对象，采用k-ε、RNG k-ε、Baseline k-ω 及SST k-ω 四种湍流模型分别对四种进口含气率工况(5%、9%、12%、15%) 下叶片泵内的气液流动进行了数值模拟。结果表明，SST k-ω 湍流模型预测的叶片泵增压值和气体分布与试验结果较吻合；而Baseline k-ω、k-ε 和RNG k-ε 湍流模型在高进口含气率条件下预测的叶片泵增压值与试验值的误差较大；并且k-ε 和RNG k-ε 湍流模型高估了导叶进口处的含气率值。因此，在数值模拟叶片泵内的气液流场时推荐使用SST k-ω 湍流模型。

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基于等效面的风力机超长柔性叶片结构响应研究

廖唯良, 张明明, 冯宇, 许诺, 危祎

工程热物理学报. 2026, 47(2): 483-491.

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针对超大型风力机百米级长柔叶片的结构响应预测问题，提出基于叶片截面弦线的等效面模型描述风力机叶片，并根据等效面模型需要开展叶片气动载荷等效与结构变形等效研究，在BEM 理论基础上开发等效气动力弦向分布计算方法，结构方面结合多段特征参数描述叶片的厚度、密度及刚度分布，在保证模型全局动力学特性准确性的前提下，大幅降低计算复杂度和自由度；结果显示等效气动载荷与等效结构响应在验证对比中表现出较好的准确性，可用于风力机叶片静态或动力学响应研究分析，为百米级风电叶片的动力学响应提供新的求解框架。

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航空煤油JP-10 热物性的分子动力学模拟研究

温明睿, 王帅, 金晗辉, 樊建人

工程热物理学报. 2026, 47(2): 492-497.

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燃料性能是决定远距离、大推力的推进系统效果的关键。由于实际工程应用中存在极端温度和压力，很难通过实验获得国产航空煤油JP-10 的热物性参数，限制了其在航空航天领域中的应用。基于此，本文采用分子动力学模拟，探究300 K，1.48MPa 条件下，不同时间步长(0.1 fs 和1 fs) 与不同力场(GAFF2 和OPLS) 对JP-10 动力黏度和热导率的影响。结果表明，综合计算成本和误差各方面考虑，在1 fs 下使用OPLS 力场描述JP-10 物性变化更为合适，为含能颗粒凝胶燃料的雾化燃烧研究提供了技术支撑。

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矩形直通道内气泡形成及液塞–泄漏与CO₂传质

柳叶, 贾力, 党超, 孙晓哲

工程热物理学报. 2026, 47(2): 498-503.

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碳捕集技术是减少温室气体排放的有效手段。本文利用高速摄像系统研究了小尺度矩形直通道内一乙醇胺吸收混合气体内CO₂ 的过程，探索了泰勒气泡的流动特性和液相泄漏流的量化分析，旨在揭示小尺度矩形直通道内CO₂ 吸收过程的传质特性。提出了体积修正因子的概念，量化分析了液相流量增大时泄漏流的泄漏程度，考察了不同一乙醇胺溶液浓度(3%，5%，10%) 和液相流量(15∼70 mL·min⁻¹) 对泄漏流的影响。结果表明：适当的泄漏流对CO₂的吸收传质起到促进作用；气泡行进速度的提升有助于加大气泡周围的浓度梯度，从而促进气液相间传质。

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不同充液比重力热管两相流动及传热性能分析

郭浩, 陈江波, 聂婷婷, 王志明, 王铁营, 李雪强, 刘圣春, 纪献兵

工程热物理学报. 2026, 47(2): 504-511.

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本文研究了充液比、倾斜角度对重力热管内气液两相流动和传热性能的影响，并通过可视化进行了分析。实验中充液比φ 范围为23% 至69%，倾斜角度θ = 90°、60° 和30°。结果表明：加热功率较小且充液比较大时更易发生间歇沸腾。加热功率较小时，间歇沸腾可强化蒸发及冷凝传热，而加热功率较大时呈现出抑制效应。发生携带极限后，φ = 23% 时出现运行温度飞升，当充液比φ = 46% 时，出现长周期温度波动及传热系数连续下降，而φ = 69% 时内部存在工质震荡现象，导致重力热管运行失稳。

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直接求解热厚颗粒内传递和反应的生物质快速热解高精度CFD-DEM 模拟

王櫆, 任冠龙, 徐骥, 葛蔚, 熊勤钢

工程热物理学报. 2026, 47(2): 512-520.

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热厚颗粒内传递和反应过程的精确建模是生物质快速热解计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD) 模拟的热点与难点。针对该问题，本工作构建了一种在球形颗粒内引入多壳层直接求解的传递和反应模型，耦合离散单元法(discrete element method, DEM) 实现了鼓泡流化床中生物质快速热解过程的高精度模拟。通过单个热厚生物质颗粒热解和实验室尺寸鼓泡床生物质快速热解实验数据验证了直接求解热厚颗粒内传递和反应模型的准确性，并探索了实验室尺度鼓泡床生物质快速热解的特性及操作条件的影响。结果表明，由于能够描述热厚颗粒内显著温度梯度导致的颗粒内径向热解程度的显著差异，本工作所提出的直接求解热厚颗粒内传递和反应模型能够显著提高生物质快速热解CFD-DEM 模拟的精度。在操作条件对鼓泡床生物质快速热解的影响研究中发现，生物质颗粒热解的焦油产率随着温度升高先升后降，最佳热解温度在773 K；不同种类的生物质快速热解模拟结果表明焦油产率随纤维素成分的增加而略有增加，其中纯纤维素热解的焦油产率最高。

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湿颗粒流化床中双气泡演化过程CFD-DEM数值模拟

唐天琪, 孙珊珊, 何玉荣

工程热物理学报. 2026, 47(2): 521-527.

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气泡是典型的介尺度结构之一，其结构演化过程对多相流动和热质传递特性有着不可忽视的影响。在许多工业过程中，气泡在促进混合、传热和传质速率方面有着重要影响。本文通过数值模拟，研究湿颗粒流化床中双气泡之间相互作用，分析其宏观流动特性以及介观演化过程。在本文中，其中一侧气泡生长过程受到抑制，而另外一侧气泡以更高的气泡比、更快地向上移动，这一现象与实验结果(Physical Review Fluids, 2019, 4(3): 034303) 一致。随着液体含量的增加，气泡的演化过程受到抑制，气泡的尺寸、形状和生长速度减小，气泡边界更加不规则。

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蛇形通道换热器SCO₂ 拟临界区流动传热实验研究

陈真韬, 王小慕, 白博峰

工程热物理学报. 2026, 47(2): 528-538.

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超临界二氧化碳(SCO₂) 在拟临界区热物性剧烈变化显著影响流动传热特性。本文通过实验研究了具有蛇型传热元件的微小通道换热器内SCO₂ 流动传热特性，实验温度介于308.15∼473.15 K、压力介于7.4∼9.6 MPa、Re 介于11200∼70000。当SCO₂ 的T_b/T_pc 介于1∼1.08 时，热物性剧烈变化导致换热系数和阻力因子快速升高，换热系数在T_b/T_pc 为1 附近达到最大值。采用回归拟合的方式对实验结果建立流动传热预测模型，模型的预测误差为±25%。基于人工神经网络方法，可实现对热物性非线性变化的准确拟合，训练得到的Nu 预测值与实验结果的误差小于±10%，98% 的f 预测值与实验结果误差小于±15%，显著提升了预测精度。

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喷管内的氮气工质跨声速膨胀低温凝结特征研究

王潇毅, 王元靖, 李宇辰, 刘沣霄, 刘大伟, 赵红利, 牛璐

工程热物理学报. 2026, 47(2): 539-550.

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针对现代航空飞行器模拟雷诺数提升带来的低温自发凝结流动问题，本文在一座小型地面低温跨声速试验设备上开展了拉伐尔喷管内的自发凝结流动试验和仿真研究工作，以期为该领域准确预测方法的建立提供可信的试验数据。在试验研究方面，采用喷管上壁面压力分布测量的方式，开展了97.5∼105 K 总温范围内的跨声速流动试验，以试验工况中的无凝结流动压力分布为参考，成功辨识出了凝结流动的“压力突跃” 特征。仿真对比分析方面，分别使用了经典成核(CNT) 和基于非等温修正的成核模型(CNT-K) 开展研究，仿真结果表明，当CNT-K 模型的成核因子f = 0.22 时，各凝结流动工况仿真结果取得了与试验结果吻合较好的预测结果。

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基于印刷电路板式换热器的正仲氢连续催化转化数值模拟

赖佳佳, 滕钧杰, 王凯

工程热物理学报. 2026, 47(2): 551-560.

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印刷电路板式换热器(PCHE, Printed Circuit Heat Exchanger) 具有较高的换热效率、良好的承压能力和可观的寿命，在氢液化系统中极具应用潜力。本文采用数值模拟方法，研究了30∼40 K 温区内填充催化剂的半圆形直通道PCHE 内流动换热及正仲氢转化特性，探究了不同质量流量和催化转化侧运行压力下换热器性能的变化规律。结果表明，当热侧雷诺数为461 时，热流体出口温度与冷流体的温差小于1 K，仲氢摩尔分数达90% 以上，在PCHE 内填充催化剂进行正仲氢连续催化转化具有可行性；氢气在伪临界温度附近物性的剧烈变化对催化转化侧的换热性能具有负面影响；质量流量和催化转化侧运行压力对PCHE 性能影响显著，当热侧运行压力为2.1 MPa 时，雷诺数从1212 降低至606，流动换热性能综合评价指标PEC 和转化率η_CON 分别提升了59.8% 和2.37%，当热侧质量流量恒定为2.1 MPa 下雷诺数606 时的对应值，运行压力从2.1 MPa提升至8 MPa，PEC 和η_CON 分别增加了104% 和2.01%。

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微流控芯片内复合液滴变形特性研究

薛一帆, 杨佳旺, 何永清, 杨薇, 朱恒宣, 杜鸿贤, 王进

工程热物理学报. 2026, 47(2): 561-567.

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微流控芯片内复合液滴的形变特性分析对于细胞筛选以及药物输送等方面的研究具有重要参考价值。本文建立了黏性液滴和黏性细胞模型，利用VOF 方法研究低韦伯数下复合液滴在微通道中挤压通过狭窄通道时的入口压力、剪切力等参数，进而得出复合液滴输运时的动力学特性。结果表明，韦伯数过高时，复合液滴稳定性降低，不利于其通过狭窄通道后恢复初始状态；而当韦伯数过低时，细胞偏移加剧致使其与载液直接接触，进而导致复合液滴破碎。

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含内热源球床换热特性数值研究及SVR 预测

王某浩, 步珊珊, 周冰, 巩保平, 李振中, 陈德奇

工程热物理学报. 2026, 47(2): 568-577.

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球床作为一种重要的填充床形式，是固体介质和流体工质之间热质传递的理想平台。作者前期研究表明传统的换热关联式模型在预测含内热源球床的换热特性时存在局限性，本文在前期研究基础上利用数值计算和支持向量回归(SVR) 机器学习方法对含内热源聚变包层球床的换热特性进行研究。研究结果显示，局部非平衡热效应在包层球床内的影响可以忽略，但内热源颗粒的加热作用对氦气物性的影响显著。将氦气的物性变化纳入所提出的SVR 模型中，其对球床换热系数的最大预测偏差在3% 以内，表现出优于传统模型(最大预测偏差超过54%) 的预测精度。此研究为含内热源球床的设计和评价提供参考。

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渐扩三维波浪流道对PEMFC 水气输运和性能的影响

吴卫, 李文浩, 杜常清

工程热物理学报. 2026, 47(2): 578-587.

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阴极流道形状对质子交换膜燃料电池阴极室气体分布、微孔层排水性能及输出性能具有重要影响。本文通过构建单流道三维非等温两相流模型，研究了渐扩流道和三维波浪形流道结构对燃料电池输出性能的影响规律；提出了渐扩型三维波浪流道的双重强化方案，并研究该流道结构对质子交换膜燃料电池内部反应气体扩散运输、微孔层内液态水的排除以及输出性能的影响。结果表明：渐扩流道和三维波浪流道均能提升电池输出性能，功率密度最大分别可增加4%、1.13%；双重强化的渐扩型三维波浪流道在促进氧气扩散运输的同时，还使液态水的排除能力得到提升，排水性能最高提升了4.6%，增强了电池的输出特性，功率密度最大可提升4.04%。

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管式反应器内CO₂ 催化转化数值模拟研究

刘健琛, 戴晓业, 史琳

工程热物理学报. 2026, 47(2): 588-596.

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本文采用数值模拟的方法研究了管式反应器内CO₂催化转化的反应过程。探究了进气温度、壁面加热温度、进气速度和反应器直径对反应转化率和单位时间CO₂反应量的影响。除进气温度外，壁面温度、进气速度和反应器直径均显著影响反应转化率，壁面温度越高，进气速度越小，反应器直径越小，转化率越高。但是进气速度越小和直径越小，单位时间CO₂反应量越小。在优化反应器设计时需要综合考虑转化率和反应量，以实现反应器性能的最优化。该研究为管式反应器CO₂催化转化体系的参数优化与性能提升提供了重要理论依据。

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基于HFE-7100 的硅基分布式射流微通道沸腾传热特性

刘金亚, 吴慧英, 华夏, 刘振宇

工程热物理学报. 2026, 47(2): 597-604.

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为了实现高热流密度芯片级冷却，本文构建了一个集成微加热器和温度传感器的硅基分布式射流微通道热沉，并以HFE-7100 为工质实验研究了不同射流速度(0.86∼2.58 m·s⁻¹) 和进口过冷度(21∼41°C) 下的射流微通道流动沸腾传热特性。结果表明：射流微通道的临界热流密度(CHF) 和性能系数(COP) 分别高达463 W·cm⁻²和2205，而压降不超过44.4 kPa。增加射流速度和进口过冷度可以提升CHF，但会推迟核态沸腾起始点(ONB)。增加射流速度使表面传热系数和压降增加，有效热阻降低；增加进口过冷度使表面传热系数、压降和有效热阻曲线向右移动。

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ZIF-8 结合核苷酸衍生催化剂的氧还原性能研究

王佳鹏, 宋秉烨, 张梦帆, 杜泽轩

工程热物理学报. 2026, 47(2): 605-610.

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昂贵的铂碳作为阴极氧还原催化剂是限制燃料电池商业化应用的原因之一。本文开发了一种以无金属碳基材料(N/C)替代传统铂碳的新型燃料电池氧还原催化剂。在制备过程中，采用钴胺素的解离作用获得5,6-二甲基苯并咪唑核苷酸，随后与硝酸锌和二甲基咪唑进行共沉淀反应。这一方法有效加速了ZIF-8 的成核过程，成功制备出表面富含官能团且粒径小于100 nm的金属有机框架前驱体。经过热解处理后，拓展了孔隙结构并丰富了氧还原活性位点密度。电化学测试结果表明，所制备的N/C催化剂在0.1 mol/L 碱性电解液中展现出卓越的氧还原反应(ORR) 活性：起始电位达到1.135 V(vs. RHE)，半波电位为0.808 V(vs. RHE)，极限电流密度高达−5.58 mA·cm⁻²。这些性能指标与商业Pt/C 催化剂相当，证实了该无金属催化剂在实际应用中的巨大潜力。

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声子波动性对半导体材料热传导的调控研究

李维康, 徐家璇, 黄晓宇, 倪宇翔, 鲍华

工程热物理学报. 2026, 47(2): 611-617.

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热电材料因其在处理废热、解决能源问题上体现出的巨大的潜力而受到广泛关注。降低半导体材料的热导率是提升热电材料效率最重要的途径，声子共振和声子局域化是两种常用的通过声子波动性来调控材料热导率的手段。本文提出了一种分离波动性热导率的计算方法，使用声子玻尔兹曼输运方程和非平衡态分子动力学模拟计算，证明了声子共振和声子局域化可以同时引入以进一步降低硅锗超晶格纳米线的热导率，为热电材料设计提供帮助。

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基于机器学习的航空燃油换热器结焦特性研究

姜涛, 李明佳

工程热物理学报. 2026, 47(2): 618-624.

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航空发动机用燃油–空气换热器在高温工况下面临结焦风险，导致其冷却性能下降。为探究燃油结焦对换热器热力性能的影响规律并支撑其性能修正设计，针对所提出的非均匀布置燃油–空气蛇形管换热器，采用三种机器学习算法构建了RP-3 燃油结焦速率预测模型，建立了换热单元结焦厚度随燃油流动的计算模型，分析了不同工况下换热器性能与结焦特性的沿程变化规律，揭示了燃油结焦对流动与换热特性的影响机制，提出了减少结焦的措施。结果表明，运行10 h 后，壁面结焦导致燃油侧热阻增大约3.7%；当质量流量由0.03 kg·s⁻¹ 增大至0.05 kg·s⁻¹ 时，结焦总量减少27.8%。

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scCO₂ 纳米孔道驱油过程分子动力学模拟

郭相麟, 杨文哲, 陶俊宇, 曹景恒, 李晓银, 夏晓玉, 王雷, 王志国, 蒋兰兰, 刘瑜, 宋永臣

工程热物理学报. 2026, 47(2): 625-631.

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本文采用分子动力学模拟方法研究超临界二氧化碳(scCO₂) 在纳米孔内驱替癸烷的微观机制。通过构建石英纳米孔道，分析了scCO₂ 驱替行为、癸烷输运特性及注入压力的影响。结果表明：在55∼65 MPa 的注入压力区间内，CO₂ 与癸烷发生混相，并有效剥离壁面上的癸烷分子，最大采收率达99% 以上；随着注入压力的增大，驱替阶段的癸烷扩散系数由1.37×10⁻⁸ m²/s 增加至2.77×10⁻⁸ m²/s，使驱替时间显著缩短42%，而初始阶段的扩散系数则相对稳定；癸烷的扩散引发了回流现象，且注入压力越大，回流程度越显著，从4.4% 升至6.7%。研究表明，scCO₂ 驱替癸烷效率较高，适当提高注入压力可加速驱替过程，但过高的压力会导致回流加剧。

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可逆热致变色复合相变材料光热转换及储热性能研究

杨鹏, 张超成, 黄坤, 张光通, 刘臣臻, 饶中浩

工程热物理学报. 2026, 47(2): 632-644.

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本文以7-苯胺基-3-二乙氨基-6-甲基荧烷(ODB-1) 为发色剂，2,2-双(4-羟基苯) 丙烷(BPA) 为显色剂，二十二醇为助溶剂，制备了热致变色复合相变材料(RT-CPCMs)，研究了不同材料配比对RT-CPCMs 的相变温度、相变潜热、光学特性、导热性能和稳定性的影响规律。结果表明随着温度升高RT-CPCMs 呈现“黑色→ 浅黑色→ 无色透明” 的颜色变化特性。在可见光区域，RT-CPCMs 表现出较宽光谱吸收能力。随着二十二醇的质量分数的提升，RT-CPCMs 的相变焓值也随之提高，并高于204.57 J/g。RT-CPCMs 中C14、C24 和C34 的光热转换效率相较于二十二醇分别提高了104%、126% 和154%，经500 次热循环后相变焓值衰减率分别为1.02%、1.03% 和0.70%。

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并联微通道热沉R134a 沸腾换热动态响应实验研究

马祥, 胡成玉, 杨小平, 张永海, 魏进家

工程热物理学报. 2026, 47(2): 645-652.

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本文对多热源场景下并联微通道热沉的沸腾换热动态特性进行了深入研究，以R134a 为工质，对不同质量流速下并联微通道换热系统进行了测试实验。热沉包含41 条微通道，水力直径为0.55 mm，探究了并联微通道热沉的沸腾换热稳态和瞬态特性，并与单个微通道热沉进行了对比。结果表明，并联微通道热沉的沸腾换热曲线与单个微通道热沉相似。然而，由于差异化的热量输入，并联微通道热沉内流量和压降发生了动态变化，造成并联微通道热沉的最大热流密度下降了30%，流量不均匀性高达63%，热流密度越大，流量不均匀程度也越大。本研究结果对多热源电子器件高效、稳定运行具有重要的参考意义。

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过热表面上液滴传热特性的数值模拟

张金阳, 熊平, 江启峰, 周铃岚, 杨世豪, 张姝悦

工程热物理学报. 2026, 47(2): 653-660.

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为研究液滴撞击过热表面的传热传质问题，基于流体体积(Volume of fluid, VOF) 方法和蒸发模型，分析撞击速度与表面温度对液滴传热特性的作用机理。结果表明：增大液滴撞击速度可以增强传热效果，底面平均热流和平均压力随着撞击速度的增大而增大。此外，随着表面温度的升高，液滴沸腾模式由核态沸腾向膜态沸腾转变，底面热流分布表现为外围区域热流密度大而中心区域热流密度小，表明底部中心区域汇聚的蒸汽更多，蒸汽层的存在极大的影响了传热效率。

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双旋流H₂-空气火焰燃烧与NO_x 生成特性研究

赖正鑫, 宋文艳, 汪秋吟, 王森

工程热物理学报. 2026, 47(2): 661-675.

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结合H₂详细反应机理，采用有限速率组分输运方法和火焰面建表方法对HYLON 同向双旋流氢燃料燃烧室的火焰结构、燃烧特性以及NO 生成和排放特性进行了数值模拟研究。结果表明，受旋流和回流影响，主燃区呈现出附着的M 型火焰结构。M 型火焰由两部分构成：剪切层反应区和中心反应区。两个反应分支表现出不同的燃烧特性和火焰稳定机制。剪切层分支反应剧烈，火焰锋面稳定在局部对流速度较大的内剪切层；中心反应分支反应较弱，火焰锋面稳定在局部对流速度较小的中心回流区。NO 生成和排放受火焰结构的影响，在中心反应区，热力型机理是NO 生成的主导机理；在剪切层反应区，热力型机理、N₂O 机理和NNH 机理影响相当，N₂O 和NNH 反应路径对火焰锋面附近的NO 转化十分重要。

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喷射时刻和转速对氨/氢转子发动机燃烧和排放的影响

李鹏臻, 秦淼鑫, 王一阳, 范宝伟, 潘剑锋

工程热物理学报. 2026, 47(2): 676-683.

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氨/氢混合燃料发动机是实现内燃机零碳排放的有效解决方案之一，本文针对氨/氢混合燃料转子发动机缸内工作过程，建立了精确的转子发动机三维模型，并进行了试验验证。在此基础上，分析了喷射时刻和转速对发动机燃烧和排放的影响。结果表明：随着氨/氢燃料喷射时刻从上止点前470 °CA 到上止点前390 °CA，缸内平均压力先升高后降低，滞然期和燃烧持续期先缩短后延长，当喷射时刻为上止点前430 °CA 时，缸内峰值压力最高，为1.47 MPa，滞然期最短，仅为5.72 °CA，燃烧持续期为58.85 °CA。随着转速从600 r/min 提高到3000 r/min，峰值压力先上升后下降，在1800 r/min 时峰值压力达到最高，为1.53 MPa。对于氨/氢混合燃料转子发动机，转速在1500∼1800 r/min 范围内的动力性能和经济性能明显提高。

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有机溶剂热催化液化制备生物燃油的研究

刘瑜, 王颢程, 骆传海, 孙宏宇, 叶景豪, 严密

工程热物理学报. 2026, 47(2): 684-689.

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有机溶剂热液化可将餐厨垃圾转化为生物油，无需干燥预处置，本文研究了不同铁负载下的Fe-Ni 双金属催化剂对餐厨垃圾液化产物分布，氮硫平衡和生物油升级提质的影响。结果表明Fe-Ni 双金属催化剂的引入有利于生物油的加氢脱氧和脱氮。在6Fe-10Ni/Al₂O₃ 的催化下，生物油产率高达53.10%，碳氢化合物含量为13.52%，酯类含量为60.86%。

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生物质气化燃气与天然气非预混掺烧实验

范浩东, 张涵, 张雄, 范泽伟, 罗自学, 张世红

工程热物理学报. 2026, 47(2): 690-697.

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生物质气化燃气正逐渐广泛地应用于传统产业以替代化石能源。但是现有燃烧器无法满足生物质气化燃气掺烧天然气的要求，本文提出了一种生物质气化燃气与天然气掺烧的非预混燃烧器，研究了不同燃烧器负荷(P) 和过量空气系数(α) 以及生物质气化燃气热值掺混比对该燃烧器火焰结构、污染物排放性能以及火焰抬升距离的影响。结果表明：最佳α 和掺混比分别为1.4 和40%，NO 排放浓度为12.7 mg/m³，火焰抬升距离较纯天然气燃烧从22.5 mm 减小到4.1 mm。

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低压受迫对流环境热薄材料侧向火蔓延

李中华, 马雨轩, 胡隆华

工程热物理学报. 2026, 47(2): 698-705.

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在燃烧风洞内，开展不同风速(0∼50 cm/s) 与压强(50∼100 kPa) 作用下，热薄材料侧向火蔓延行为实验，对火蔓延速度、气相预热长度等特征参数进行测量。结果表明，火蔓延速度随风速增加先增大后减小(80∼100 kPa) 或保持不变(50∼70 kPa)，随压强增加单调增大。此外，提出耦合自然与受迫对流的混合对流换热系数，结合实验测量特征参数计算得到上下表面火焰热流数值及占比。与实验结果进行对比，吻合程度较好，揭示了下表面火焰热流对热薄材料侧向火蔓延的主控作用。

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高湿污泥阴燃处置中多孔氧化铝球调质石英砂床料降低CO/NOx 实验研究

马仑, 乔瑜, 黄经春, 张成

工程热物理学报. 2026, 47(2): 706-712.

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阴燃处置技术是一种针对高湿低热值污泥的新型固废处置技术；但烟气中存在的较高浓度CO 和NO_x 会增加烟气净化运行成本。基于此，本文提出利用多孔氧化铝球调质阴燃石英砂床料，借助氧化铝球的多孔限域效应促进CO 氧化和NO_x还原。研究结果表明：床料中氧化铝球比例从0% 增加到15%，阴燃传播速率和反应温度逐渐降低，进一步增加到20% 时，阴燃传播速率和反应温度显著降低；氧化铝球添加比例在15% 以内时，可使阴燃灰渣中未燃尽可燃物控制在5% 以下；由于多孔限域效应，多孔氧化铝球可使阴燃烟气中CO 和NO_x 浓度都显著降低。综合考虑，本实验条件下，氧化铝球添加比例不宜超过15% 时，既可维持较优的阴燃反应和较低灰渣残碳量，又可抑制CO/NO_x 生成。

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旋流雾化火焰合成钇–镁复相纳米粉体及红外透明陶瓷性能研究

雷舒婷, 张易阳, 方筑, 靳星, 李水清

工程热物理学报. 2026, 47(2): 713-721.

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Y₂O₃-MgO 复相陶瓷因高温下可保持低红外辐射率及优异的光学、力学性能，有望成为下一代红外透过窗口替代材料。本文研究了旋流雾化火焰合成氧化钇–氧化镁纳米颗粒的过程，结果表明通过添加当量2-乙基己酸(EHA) 及调控前驱物浓度，成功合成了粒径分布窄、均匀掺混的纳米立方相Y₂O₃-立方相MgO 颗粒。进而，探究了MgO 在Y₂O₃中的固溶极限，表明雾化火焰合成方法可将MgO 在Y₂O₃固溶度拓宽至70%(mol) 是传统相图(约7%) 的10 倍。最后，采用粒径均匀的固溶体纳米颗粒，制备了透过率高达83.8% 的红外透过陶瓷样片。

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预混分级低排放燃烧室点火特性研究

张善军, 郑龙席, 任彤彤, 马宏宇

工程热物理学报. 2026, 47(2): 722-729.

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为深入研究航空发动机及燃气轮机预混分级低排放燃烧室点火特性，在单管燃烧室试验件上进行了常温常压点火试验，试验研究了燃烧室进口空气速度、点火位置和值班燃料比例3 种关键参数对燃烧室贫油点火边界和富油点火边界的影响，并通过CFD 数值仿真分析了产生原因。结果表明，随着燃烧室进口空气速度的增加，燃烧室贫油点火当量比逐渐增加，不同点火位置的贫油点火当量比变化趋势基本一致，但是不同点火位置处的富油点火边界呈现不同的趋势；随着点火位置距离火焰筒头部距离越来越大，不同燃烧室进口空气速度条件下的贫油和富油的点火边界变化趋势差异很大，燃烧室进口空气速度较低时，点火位置对燃烧室的贫油和富油的点火边界影响很小，燃烧室进口空气速度较高时，随着点火距离的增大，贫富油点火边界之间的可点燃当量比范围变小；燃烧室进口空气速度较低时，随着值班燃料比例增加，燃烧室贫油点火当量比逐渐降低，值班燃料比例越大，其对燃烧室贫油点火当量比的影响越小，在燃烧室进口空气速度较高时，值班燃料比例对燃烧室贫油点火当量比的影响可以忽略。

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硫酸氢铵对空气预热器内飞灰沉积的影响研究

苏云达, 卿梦霞, 周圣博, 刘亮, 李新奥, 向军

工程热物理学报. 2026, 47(2): 730-739.

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硫酸氢铵(ABS) 的生成与沉积导致空预器堵塞问题加剧，严重影响燃煤电厂安全、经济运行。本文探究了ABS 沉积量(灰硫比)、温度、飞灰各组分对飞灰沉积的影响。结果表明，飞灰中熔融态ABS 的含量随灰硫比减小而增多，导致飞灰沉积等级变大。温度由175◦C 提升到270◦C 时，ABS 沉积比例为55% 的飞灰沉积等级进一步变大。飞灰各组分与ABS 的优先反应顺序依次是：SrO > CaO > MgO > K₂O > Na₂O > Fe₂O₃ > Al₂O₃。飞灰中CaO、MgO、Na₂O 的质量分数提高至15%、4%、4% 后飞灰沉积得到有效缓解。

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