工程热物理学报

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孔锐, 陈林根, 夏少军, 李鹏蕾, 戈延林

工程热物理学报. 2024, 45(3): 615-621.

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建立了不同吹扫模式下碘化氢(HI) 分解膜反应器有限时间热力学模型，将吹扫气流率、反应进口压力、渗透膜厚度、反应器长度作为决策变量，以HI 转化率最大、H₂ 回收率最大、总熵产率最小为目标开展多目标优化。通过研究发现，在给定的决策变量变化范围内HI 转化率和H₂ 回收率最大两者具有一致性，但两者无法与总熵产率最小同时达到最优；相比顺流吹扫模式，逆流吹扫模式下Pareto 前沿目标值均具有较高的HI 转化率和H₂ 回收率。使用不同的决策方法选取最优解，顺流模式下的TOPSIS 决策点和逆流模式下的LINMAP 决策点具有较小的偏差因子可作为反应器参数设计最优解。

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利用量子对应态原理预测正仲氢输运性质

孟垂举, 秦旭进, 黄永华

工程热物理学报. 2024, 45(3): 622-627.

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基于量子对应态原理并考虑氢同分异构体之间的结构差异，建立了适用于预测低温正氢与仲氢输运参数的数学模型，明确了对比黏度和对比导热系数与对比德布罗意波长之间的线性关系，并使用所建立数学模型预测了正氢与仲氢的黏度与导热系数。通过对计算结果的检验分析，发现量子对应态原理方法可以较准确地预测温度20∼100 K 及压力0.01∼10 MPa 范围内正氢、仲氢的黏度及导热系数。压力对模型的预测精度影响显著，当环境压力小于1 MPa 时，对应态原理预测误差基本控制在6%以内。进一步修正模型中的物性常数修正有望提高对应态原理预测精度。

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基于数据驱动研究空气源热泵除霜效果研究

郭焱华, 邵双全, 李浩, 王智超

工程热物理学报. 2024, 45(3): 628-634.

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针对除霜控制方法的自适应性需求，本文提出一种制热能力衰减(Degradation of Heating Capacity，DHC) 方法识别结霜状态，并基于全连接神经网络(Fully Connected Neural Network，FNN) 分类模型开展除霜效果水平预测研究。结果表明：在空气源热泵的监测案例中，所提出的DHC 方法能有效识别结霜状态，且在测试集中FNN 分类模型对除霜效果水平识别的准确率达到91.43%。与原始除霜控制方法相比，整个供暖季的除霜频率、热量损失和功耗损失分别降低66.3%、1775 MJ和1829 MJ，同时季节性能参数SCOP 提高8.6%。研究结果为ASHP 系统的除霜控制方法在实际运行中的实施与优化提供了一条有效途径。

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精馏型自复叠制冷系统的降温速度优化分析

张靖鹏, 王勤, 宋琦, 罗介霖, 陈光明

工程热物理学报. 2024, 45(3): 635-643.

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本文基于准稳态计算模型，提出了一种精馏型自复叠制冷系统降温速度的优化方法。以最大制冷量为优化目标，得到给定混合工质浓度时降温过程最佳吸气压力曲线，采用分段调节吸气压力的方法来匹配该曲线，从而减少降温时间，在此基础上可进一步优化混合工质浓度提高降温速度。该方法应用于箱内空气温度由20°C 降至−100°C 的试验箱降温过程，采用摩尔比例为0.35/0.25/0.15/0.25 的R50/R1150/R290/R600a 混合工质，结合最优吸气压力切换参数：两个切换温度(−20°C 和−105°C) 和三个切换压力(700 kPa、600 kPa 和550 kPa) 可以达到最短的降温时间。研究结果还表明不同蒸发温度区间所需的最优浓度不同，在降温过程中调节工质的浓度，则可以减少降温时间。该优化方法可为其它混合工质制冷系统降温过程研究提供参考。

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考虑变负荷能耗特性的技术经济最佳热化系数研究

马国锋, 刘明, 李卫东, 严俊杰

工程热物理学报. 2024, 45(3): 644-651.

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最佳热化系数可指导热电联机组容量配置，实现热电联产经济效益的最大化。本文提出了考虑变负荷能耗特性的技术经济最佳热化系数确定方法，建立热电联产系统变工况分析模型，计算获得了案例机组的变负荷能耗特性，优化得到了技术经济最佳热化系数。结果表明：不考虑、考虑变负荷能耗特性的技术经济最佳热化系数分别为0.750、0.702，不考虑变负荷能耗特性年节约费用的偏差达22.0%，考虑变负荷能耗特性后可获得更加精准的热电联产技术经济效益。

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基于T 形管的自复叠制冷系统性能分析

苏丹丹, 许媛欣, 许伟聪, 赵力

工程热物理学报. 2024, 45(3): 652-660.

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T 形管中非共沸工质的组分分布对组分可调热力循环性能有重要影响。但目前的研究均是基于理想分离假设分析T 形管对热力循环的影响。为研究T 形管实际分离性能对热力循环性能的影响，设计了一种基于T 形管的新型自复叠制冷系统。对制冷工况下T 形管中R134a/R600a 的组分分布进行数值模拟，基于数值模拟结果对新型自复叠制冷系统性能进行计算分析。结果表明：T 形管出口的流量分配比越高，其分离效率越大。当干度大于0.8 或R134a 质量分数大于0.7 时，T 形管两个出口的分离效率相对较小。与无分离的制冷系统相比，基于T 形管的自复叠制冷系统的COP 可提升0.83% 至18.69%，单位容积制冷量可提高3.09% 至36.2%，过冷器热负荷可降低11.6% 至31.3%。

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燃烧型超高频热声斯特林发电机实验研究

肖望, 余国瑶, 马英, 马壮, 成阳斌, 罗二仓

工程热物理学报. 2024, 45(3): 661-666.

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几十至几百瓦级便携式发电设备在离网应用和应急救灾等场景发挥着重要作用。自由活塞斯特林热机因其外燃属性带来的燃料适应性好、高效、可靠和静音等突出优点而有望成为便携式电源系统的重要发电技术。本文首次提出柴油气化燃烧驱动超高频自由活塞斯特林发电机的便携式发电系统。基于热声学的阻抗匹配和燃烧–交变流动热耦合，设计并研制了一套实验系统，实验中系统考察了不同燃烧功率下的输出特性，并开展了损失分析。初步实验结果表明，该发电系统在加热温度约为600°C 时的最大输出电功为320 W，以柴油热值计算的最高热电效率为11.28%。受益于130 Hz 的超高工作频率，发电机本体的比功率为90 W/kg，展现出良好的应用潜力。

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基于机器学习模型的制冷剂燃爆特性预测

费腾, 杨昭, 陈裕博, 张勇, 李杰

工程热物理学报. 2024, 45(3): 667-673.

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本文以常见可燃工质为对象，基于Gaussian 16W 的M06-2X/6–311+G(d, p) 优化计算，得出工质分子结构在微观模型下的分子描述符数据。同时采用多元线性回归(MLR)、随机森林(RF)、人工神经网络(ANN) 三种不同的机器学习方法，将微观数据与宏观实验数据关联起来，从而预测这些工质的最小点火能，总体R² 分别达到了0.853、0.782 和0.906，表明预测有着良好的准确度和鲁棒性，该预测结果可以为新工质的实用性和安全性提供理论依据。

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MVR 分质提盐系统多目标优化设计

张子惠姜华宫武旗

工程热物理学报. 2024, 45(3): 674-682.

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针对机械蒸汽再压缩分质提盐系统单一优化目标难以满足实际生产需求的问题，采用强度Pareto 进化算法2(SPEA2)对系统进行多目标优化设计。基于系统中各操作变量对整体性能的影响，以系统总换热面积和总功耗为优化目标函数，选取压缩温升和蒸发温度为优化变量，建立了多目标优化模型。引入SPEA2 算法对优化变量取值进行寻优，并结合工程模糊集合理论确定出最优组合解。对比优化前后系统整体性能，结果表明：相同设计工况下，总换热面积减小了77.86 m²，总功耗降低了16.45 kW，效能系数(COP) 提升8.32%，单位能耗降低5.35%，㶲效率提高9.63%，㶲损失降低4.31%，表明优化后进一步提升了机械蒸汽再压缩分质提盐系统的节能效果和热力学完善度。

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基于PC-SAFT 的CO2 混合工质相平衡计算

王竞宇, 田华, 石凌峰, 王轩, 舒歌群, 孙瑞

工程热物理学报. 2024, 45(3): 683-688.

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统计缔合流体理论(PC-SAFT) 能够应用于CO₂ 动力循环中CO₂ 混合工质物性的预测。PC-SAFT 状态方程在计算CO₂ 混合工质气液相平衡时，其收敛性较差。本文介绍一种利用基于基团贡献法的蒸气压估算方法为PC-SAFT 状态方程提供初值，从基团角度来预测CO₂ 混合工质气液平衡的方法。该方法在很多情况下的准确度高于Refprop 9.0 计算结果，尤其在较高的CO₂ 比例下。对于温度滑移较大的CO₂ 混合工质计算中，该方法不会计算出Refprop 9.0 中不平滑的尖点，避免了在一些情况下出现反常的计算结果，是一种稳定可靠的计算方法。

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富燃燃气热物性对气膜冷却特性影响数值研究

马宇焘, 隋秀明, 郝龙, 张秉龙, 赵巍, 赵庆军

工程热物理学报. 2024, 45(3): 689-696.

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为明晰富燃燃气物性变化对气膜冷却的影响规律，本文分别构建了不同热导率的定物性模型和考虑化学平衡的变物性模型，通过数值求解定常RANS 方程，获取了定压比热和热导率变化对温度和热负荷分布的影响效应。结果表明：相比于定物性模型，变物性下富燃燃气与冷气的掺混导致混合气比热和热导率降低，近壁区域平均温度最大增加2.557%、热流最大降低24.995%；混合气物性变化引起近壁区剪切应变率降低，冷气与主流剪切形成肾型涡强度减小，冷气耗散变慢，气膜覆盖性变好。

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可调串列静子特性及其对风扇性能的影响研究

于贤君, 杨溟羽, 安广丰, 刘宝杰

工程热物理学报. 2024, 45(3): 697-706.

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为了探究可调串列静子相对于常规可调静子的优势机理和流量调节极限，采用数值模拟方法分析了中低转速下某两级风扇在常规静子可调和串列静子可调两种情况下的变角度性能。结果表明：静子出口气流角决定下级转子部件流量，开大串列静子前叶可以提高静子部件流量，风扇整体流量由转静子部件流量共同限制；对中间级，调节常规静子会引起进出口几何角变化不匹配，改为串列可调后，在实现相同的出口几何角下，调节合适的串列前叶角度会大大减小静子损失，同时增大流通能力；对出口级，串列可调可以在保证风扇出口流动方向的前提下，调节串列前叶实现更高流通能力和更小损失；通过各级导叶静子匹配调节，与常规方案相比，串列方案的效率0.84 以上的最大流量边界提高了10%。

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基于实测扭转度误差对叶片气动合格性探讨

但玥, 王浩浩, 高丽敏, 李瑞宇

工程热物理学报. 2024, 45(3): 707-714.

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在叶片实际加工过程中，不可避免会产生扭转度超差叶片，为探究其气动合格性，以跨声速叶片Rotor37 为研究对象，首先将加工公差[−0.5°, +0.5°] 添加至设计叶片，采用数值模拟的方法确定气动性能合格范围，分析性能变化规律；而后基于实测扭转度误差均值及标准差，创建加工合格以及超差叶片，总结其气动合格性。研究结果表明：受扭转度误差影响，叶片特性曲线整体偏移，因此在选择近失速及峰值效率工况参数衡量稳定裕度的前提下，“欠偏转” 叶片稳定裕度减小，而“过偏转” 叶片的增大；以加工公差为参考，叶片超差区域与未超差区域的通流面积和攻角变化趋势相反，即两区域对叶片性能的影响存在抵消作用，使得存在超差叶片气动合格的情况。

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基于速比优化的三维透平叶片一维化设计方法

戚乾刚, 杨欢, 王乃安, 黄典贵

工程热物理学报. 2024, 45(3): 715-724.

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现代透平叶片设计过程中，需要不断调整沿径向分布的几何参数，设计周期长。为了解决此问题，本文构建了一种三维叶片的一维化设计方法：将叶片流道沿径向分割成若干个子流道，对每个子流道进行一维设计，得到其最佳速比与进出口几何角，再使用每个子流道的一维设计结果沿径向叠加构建三维叶片。使用某F 级燃机末级的边界条件，应用该方法对其叶片进行重新设计，并利用数值模拟结果中的静叶出口压力、落后角等参数作为额外约束进行精细设计。结果表明：与原始设计相比，优化得到的透平动叶部分区域损失略微增大，流量降低0.26%，但余速损失显著下降，同时轮周效率提高了1.7%，总–总效率提高0.37%，并且轴功增大了1.47%。

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波转子的驱动力形成机理数值模拟研究

产世宁, 陈叶宇, 李凤超, 付超

工程热物理学报. 2024, 45(3): 725-732.

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自旋波转子用气流的驱动力维持转子旋转，能够显著简化波转子发动机系统结构、提高可靠性。通过数值模拟方法研究不同几何通道内部流动现象对切向驱动力的影响，解释波转子的驱动力形成机理。结果表明：弯曲几何通道中的激波/膨胀波在传播过程中，波面发生倾斜，导致每个通道上下壁面间存在压差，多个通道的正向压差累积最终形成正向驱动力，实现波转子自旋。

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轴流压气机性能预测及喘振/堵塞流量边界分析

孙伟文, 王巍, 王晓放

工程热物理学报. 2024, 45(3): 733-740.

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轴流压气机一维分析在压气机设计及性能快速预测领域具有重要作用，本文基于广泛实验得到的冲角、落后角及各类总压损失模型，建立了逐叶片排计算的一维平均中径程序，利用NASA 2 级压气机验证了程序计算精度。通过对四类失速边界模型和三种堵塞边界模型的预测结果对比，分析各类模型在不同转速下的适用性，对压气机流量边界的一维预测提供指导，同时基于速度比提出了一种堵塞边界预测方法，取得较好的效果。

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超音速分离器分离效率与液膜特性研究

梁东伟, 于世文, 许伟伟, 霍力铭, 穆庆凯

工程热物理学报. 2024, 45(3): 741-747.

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通过数值模拟研究了超音速分离器内的流场特性与颗粒运动轨迹及液膜流动特性，分析了旋流强度和液滴直径对分离效率与液膜流量的影响。结果表明，增加旋流强度或液滴直径均可以提高分离效率与液膜流量。旋流强度为0.51 时，0.1 μm 以下的液滴分离效率不超过30%。对于直径不大于0.1 μm 的液滴，最大分离效率仅为60.90%。

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组分比例对闪沸射流相变诱导激波宽度的影响

许鹿冰, 徐海丰, 李雁飞, 马骁, 帅石金

工程热物理学报. 2024, 45(3): 748-754.

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闪沸射流发生欠膨胀并诱发激波间相互作用是汽油直喷喷油器的喷雾坍塌的主要原因，但液体组分比例对闪沸诱导激波的影响特性和机制尚不清楚。利用纹影法，在定容弹中研究了闪沸条件下乙醇/正己烷混合比例对激波宽度的影响，喷射温度(T_inj) 从30°C 到150°C，环境压力(P_amb) 从10 kPa 到200 kPa。结果表明，提升喷射温度和减小环境压力，均会增加激波宽度。在相同喷射温度和环境压力下，乙醇含量增加会导致激波宽度呈现先增后减趋势，其主要是因为相变吉布斯能差(ΔG)随乙醇含量增加呈现类似规律；通过进一步量化ΔG 和激波宽度的关系，发现激波宽度和ΔG · Pamb^−0.5强线性相关，表明闪沸射流的激波宽度受到相变与环境阻力的控制。

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近壁球形颗粒的曳力特性研究

霍晓昱, 王军, 夏国栋

工程热物理学报. 2024, 45(3): 755-763.

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本文研究了球形颗粒在近壁区域内的曳力特性，基于气体动理论方法推导得到了自由分子区内近壁颗粒沿垂直于平壁方向运动时所受曳力的表达式，其计算结果与直接蒙特卡洛模拟结果一致。计算并分析了动量适应系数、壁面温度等参数对近壁颗粒所受曳力的影响规律和机制。当壁面动量适应系数为零时，近壁效应消失；当壁面温度高于气体温度时，近壁效应使得颗粒所受曳力增大；当壁面温度低于气体温度且颗粒速度较小时，可能出现曳力方向与颗粒运动方向相同的情况。

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基于欧拉壁面液膜模型的管内蒸汽冷凝流动和液膜特性的数值模拟研究

谷雨, 龚路远, 郭亚丽, 沈胜强

工程热物理学报. 2024, 45(3): 764-768.

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采用ANSYS FLUENT 软件建立了基于欧拉壁面液膜模型的光滑管内蒸汽冷凝流动过程的三维数学模型。模拟管长为500 mm，内径为38 mm。模拟工况为入口蒸汽饱和温度分别为70°C，总传热温差为5°C 和7°C，入口蒸汽速度为14∼20 m/s。模拟结果表明，液膜厚度在管道底部随着流动距离的增加而增加，液膜厚度在管顶部先增大后趋于稳定，更大的蒸汽入口速度产生更高的液膜厚度。液膜流动速度在管道底部随着流动距离的增加而增加，液膜流动速度在管顶部先增大后缓慢降低，更大的蒸汽入口速度产生更高的液膜流动速度。

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大长径比高温热管传热性能实验研究

纪阳, 袁达忠, 周水文, 张晓华, 张卓华

工程热物理学报. 2024, 45(3): 769-777.

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在核能主动热利用领域，需要高温热管具有较大的长度并保证均温性，然而现有对高温热管的研究集中在热管性能的理论预测和较短的高温热管预研方面。本文首先制备了67 倍长径比高温热管，理论分析了其冷态启动特性，并对其冷态启动和稳态传热性能进行了实验研究，提出了可以发挥其优良传热性能的加热方式；进一步制备了200 倍长径比高温热管，定性验证了其良好的传热性能，定量实验研究了其冷态启动过程，并发现了超长高温热管喉部区域的热量传递规律。

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纳米受限效应下流体自扩散机理及规律研究

曾克成, 姜培学, 胥蕊娜

工程热物理学报. 2024, 45(3): 778-784.

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当固体壁面间距仅有几个纳米时，纳米受限效应使得流体自扩散系数降低1∼2 个数量级，孔径、温度和压力的影响显著且复杂。分析受限流体扩散机理和规律，建立简洁的关联式具有重要意义。本研究从分子模拟出发，经过仔细计算和分析，获得了大量纳米孔隙中流体自扩散系数数据。分析了壁面吸附作用对流体扩散的影响机理和规律，提出了可简单描述流体扩散行为的无量纲扩散系数，从而与努森数建立相应关联式，具有较强的适用性。

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壁载纤维素酶微反应器内传递及转化特性

林凯, 夏奡, 黄云, 朱贤青, 朱恂, 廖强

工程热物理学报. 2024, 45(3): 785-791.

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壁载纤维素酶微反应器能够实现纤维素类生物质水解制备葡萄糖，为后续微生物能源转化提供原料。本文对壁载纤维素酶微反应器内羧甲基纤维素模型化合物的酶解糖化进行了实验与模拟研究，获得了内表面结构对微反应器物质传递及酶解反应的影响规律。模拟结果表明，相较于等边三角形、半圆形等内表面结构，设置高矩形结构对微反应器内葡萄糖生产的促进显著。此外，具有高矩形结构的微反应器单位压降下的出口葡萄糖浓度最高，有利于实际应用。相较于增加表面结构尺寸，减小结构间距具有更好的强化效果。在最适表面结构参数下，对于不同黏度的酶解反应，出口平均葡萄糖浓度的提升率均高于7.0%。

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涡轮叶片吸力面双排分区复合角气膜冷却特性

王晨枫, 李国庆, 刘浩, 李昂, 张燕峰, 卢新根

工程热物理学报. 2024, 45(3): 792-802.

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通道二次流作用下，涡轮叶片吸力面气膜轨迹呈收缩状从叶片两端朝叶中偏转。针对该问题，本文设计了高压涡轮叶片吸力面双排分区域复合角气膜冷却模型，并采用数值模拟的方法，分析了二次流和复合角对气膜冷却特性的影响。结果表明，在近端区，叶片上游孔排SS1 形成的气膜受马蹄涡的作用偏转较小，叶片下游孔排SS2 形成的气膜受较强通道涡的影响偏转角远大于上游气膜；在叶片吸力面增加朝向端壁的复合角设计，可以改善气膜覆盖的均匀性，复合角增大至30° 左右时，可以消除射流的脱壁现象，最大复合角工况相比于简单角工况的展向平均气膜冷却效率提高了13.9%。

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光开关分子在不同有机相变材料中光控热能的适用性研究

汪毅, 施娟, 陈振乾

工程热物理学报. 2024, 45(3): 803-810.

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有机相变材料(PCMs) 因其具有可逆性蓄放热特性、高能量密度、可选则的工作温度以及无相分离现象，在储能领域得到了广泛的研究和应用，但是无法实现能量的长效储存和可控热释放。偶氮苯分子作为一种光响应分子，可以通过分子结构的调控能够实现光控相变，同时储存光热和相变热。本文研究了2 种不同接枝基团(AZO-A-14、AZO-O-14) 的光开关分子在直链烷烃和脂肪酸相变材料中，以不同比例混合后的可控相变行为。结果显示，光开关分子更适用脂肪酸相变材料的相变温度控制，不同浓度情况均是如此。其原因在于脂肪酸分子极性较大，使得光开关分子在顺式的亚稳态状态下能更好的分散在其中，阻碍了其成核。另外，采用酯基接枝的光开关分子(AZO-A-14) 自身的光控温差小于采用醚基接枝的光开关分子(AZO-O-14)，而AZO-A-14 掺杂于相变材料中形成的光控温差更大。进一步的，我们分别解耦了相变焓和光异构化焓。本研究为今后光控相变材料的改进、发展和应用提供了思路。

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泡沫金属电磁感应传热机理研究

王雪锋, 徐峰, 冯上升

工程热物理学报. 2024, 45(3): 811-818.

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研究了电磁感应加热下泡沫金属填充液体的磁–热能量转换及瞬态升/降温传热过程，搭建了泡沫金属填充液体在感应加热与液体冷却下的联合控温实验系统，采用“频域–瞬态” 和“松耦合” 方法求解电磁–传热耦合数值模型，揭示了泡沫金属填充液体的电磁场与热源分布规律、温度响应特性、温度均匀性以及泡沫金属结构和材质等参数的影响规律。结果表明，泡沫金属填充液体的电磁感应传热特性与泡沫金属的结构和材质密切相关。

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单柱微通道流动沸腾换热数值模拟研究

袁义, 李晓宇, 张雨, 陈黎, 陶文铨

工程热物理学报. 2024, 45(3): 819-825.

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高功率电子芯片的安全运行需要高效的散热技术。流动沸腾换热由于高换热系数受到广泛关注。为精确模拟微通道内流动沸腾复杂两相流过程，本文提出了耦合VOF 方法的在相界面处迭代求解能量源项的相变模型。针对单微柱微通道内流动沸腾换热过程进行了数值模拟，分析了瞬态两相流过程及温度场演变规律，查明了热流密度及进口过冷度的影响机制。结果表明，由于局部蒸汽的覆盖，不同工况下微通道内流动沸腾存在热阻的转折点，高热流密度对应更高的气泡生长速度和成核面积，高过冷度会延缓转折点，但整体热阻将升高。

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竖直内螺纹管中超临界RP-3 航空煤油换热特性数值研究

王彦红, 孙文清, 李雨健, 李洪伟, 贾玉婷

工程热物理学报. 2024, 45(3): 826-835.

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针对空–油换热器的结构优化应用，开展了竖直内螺纹管中超临界RP-3 航空煤油换热特性数值研究。阐述了沿流动方向的传热恶化问题和沿圆周方向螺纹顶部–螺纹底部的非均匀换热机制。通过近壁区流体参数分布情况揭示了传热恶化的原因。讨论了通道截面温度场、流场、湍动能的分布特征，基于螺旋度和二次流强度描述了二次流的影响。探究了运行压力和螺纹数目对换热的影响。实现了换热关联式预测。结果表明：吸热能力下降和湍动能异常减小是第一次传热恶化的原因，类膜态沸腾还会导致第二次传热恶化问题。螺纹结构和变密度耦合产生二次流，螺旋度沿流动方向不断增大，高温区二次流强度与换热状况具有耦合机制。提出的换热关联式有效获得了三种类型内螺纹管中超临界航空煤油的换热预测。

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高压涡轮动叶叶尖非定常气热特性研究

尤煜龙, 丁亮, 谭智勇

工程热物理学报. 2024, 45(3): 836-844.

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本文针对高压涡轮动叶凹槽叶尖流动传热问题开展非定常数值模拟研究。结果表明，TBR 模型Time Transformation方法适用于动叶叶尖非定常气热分析。压力侧泄漏流引起的卷吸涡在凹槽底部形成带状高换热系数区，机匣边界层流动使吸力侧肋顶靠近前缘区域形成局部高换热系数。随着叶尖凹槽深度增加，凹槽内流场低速区域扩大，卷吸涡尺寸也随之增大。相应地，凹槽底部的换热过程减弱，沿压力侧肋分布的带状高换热系数区域范围减小，其位置逐渐远离压力侧肋，并且在特定时刻呈现间断离散的分布特点。不同时刻，2% 凹槽深度的叶尖中凹槽底部的平均换热系数相比3% 凹槽深度的叶尖升高7.1%∼13.5%，相比3.5% 凹槽深度的叶尖升高9.6%∼21.9%。

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CO2 地质封存中重力对气水两相流动特性影响研究

王思佳, 李少华, 吕鹏飞, 刘瑜, 宋永臣, 蒋兰兰

工程热物理学报. 2024, 45(3): 845-849.

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CO₂ 地质封存技术是缓解温室气体排放的一种有效手段，亚岩心尺度CO₂-水在多孔介质内的流动实验对阐明CO₂地质封存中的残余捕集过程的封存潜力预测具有重要意义。本文利用高压微流控芯片在毛细管数为2.37×10⁻⁵ 条件下进行了CO₂ 驱替纯水的实验，以研究重力对气水两相流动的影响。实时采集到了两相在非均质孔隙内的分布形态和流动特点，进一步的对CO₂ 饱和度进行了量化和评估了CO₂ 的封存容量，阐明了重力对CO₂ 残余捕集过程的影响。

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方形和矩形截面通道内两相换热特性的实验研究

张井志, 张博, 程成, 安俊, 雷丽, 周乃香

工程热物理学报. 2024, 45(3): 850-855.

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微热沉、微通道换热器等非圆形截面流动通道中的泰勒流由于强化换热的特性受到了广泛的关注。本文在恒定热流密度边界下，以空气和水为工质对4 mm×4 mm，5 mm×3 mm 截面水平管道进行了气液两相流换热特性实验研究。讨论了不同入口气体、液体入口雷诺数和液塞长度对方管和矩形管壁面温度和努塞尔数的影响。结果表明：液相雷诺数和气相雷诺数对方管和矩形管两相换热系数的影响有部分差异。本文结果为微通道换热器的设计和矩形管及方形管泰勒流的换热数学模型的建立提供了参考。

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柱–孔复合微结构沸腾换热性能及强化机理的研究

杨曦, 孙雪振, 李庆, 刘斌

工程热物理学报. 2024, 45(3): 856-864.

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本实验研究了9 种不同的柱–孔复合微结构表面在HFE-7100 中的池沸腾性能。实验结果表明，柱–孔复合微结构表面核态沸腾起始点的壁面过热度均降至0 K 左右，显著低于光滑表面(SS) 与普通微柱表面(PF-30-60)，其核态沸腾换热系数(HTC) 相比于PF-30-60 和SS 显著增加，且HTC 的增幅随着微孔数量的增加而增大。柱–孔复合微结构表面的汽泡主要产生于微柱顶部的微孔，因此在高热流密度下，微通道中的汽泡堵塞得以缓解，使其临界热流密度(CHF) 高于PF-30-60 和SS。表面的HTC 随着微柱高度(H) 的增大而提高，但CHF 却随着H 的提高出现先提高后保持不变的趋势，这说明对于这种表面而言，柱高的提高不一定可以有效提升CHF。

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基于模型迁移学习的木材导热系数预测

冯彦皓, 俞自涛, 陆江, 徐旭

工程热物理学报. 2024, 45(3): 865-872.

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木材导热系数对木结构建筑能耗精准预测具有重要意义，然而目前文献中的模型难以提供全面而准确的预测工具，且一些机器学习模型所考虑的因素和样本数有限。本文构建1941 年至今含多种特征的导热系数数据库，并开发对比神经网络和迁移学习模型的预测精度。结果表明，结合迁移学习后，导热系数预测精度可提升23% 以上，且迁移学习性能在0∼0.3 W·m⁻¹·K⁻¹上精度提升明显，更适合于木结构等传热应用中。本文通过创新的模型参数微调迁移策略能为小样本、含大量缺失值的数据集和简单网络结构的导热系数预测提供思路。

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空气雾化喷嘴喷雾特性实验研究

陈方备, 王畅, 戴铮, 崔燚, 吴健

工程热物理学报. 2024, 45(3): 873-878.

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基于在低温环境下使用空气雾化喷嘴进行喷雾结冰实验的实际需求，在喷嘴投入使用前，标定了日本雾的池内公司生产的BIMJ 7004 型空气雾化喷嘴的喷雾特性，包括各工况下的压缩空气流量、水流量，喷雾锥角和液滴群中值体积直径(MVD)，并重点探究了环境温度对MVD 的影响。实验结果表明，喷嘴喷雾的MVD 受喷嘴气路和水路入口压力的影响最大，且基本不受环境温度的影响，即在0∼20°C 的环境温度下，喷雾距离D=0.8 m 时，喷雾中心线处的液滴蒸发对MVD 的影响很小。

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纳流控反电渗析盐差发电性能的影响因素

王天虎, 尤明阳

工程热物理学报. 2024, 45(3): 879-885.

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随着微纳米技术的发展和材料的日新月异，利用反电渗析技术获取海洋/河水之间的盐差能成为近几年的研究热点。反电渗析盐差发电具有结构简单、无污染、原料可循环等优势。本文着重研究在一定的浓度差下，膜上基本单元纳米孔中的离子输运特性。通过探究纳米孔几何因素、对流和温差对盐差发电的影响，解释基于纳米孔盐差发电的内在物理机制。研究结果有助于理解盐差发电的物理机理，也可为提高纳米孔盐差发电性能提供理论指导。

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预混火焰在封闭狭缝内传播动力学研究

霍杰鹏, 苏航, 蒋利桥, 汪小憨

工程热物理学报. 2024, 45(3): 886-894.

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本文构建了一个封闭圆盘狭缝空间的一维平面火焰动力学模型，研究了存在壁面热损失条件下可燃混合物在封闭的圆盘狭缝定容装置内火焰的传播特性。模型预测结果与实验结果定性地吻合。模型表明显示，壁面散热降低火焰传播速度的机制在于其使高温已燃气体向低温未燃气体方向的膨胀能力减小，导致火焰前锋的当地流场速度降低，而且同时降低了火焰温度和燃烧反应速率。因此增大初始压力或掺氢气等低活化能的反应物能够有效降低壁面散热的不利影响。该计算模型能够丰富微小尺度封闭空间内火焰传播相关理论，并提供在微小封闭空间内提高火焰传播速度和燃烧效率的理论依据和调控手段。

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转炉烟尘催化医疗废物低温热解脱氯提质实验研究

秦林波, 朱实权, 徐喆, 张强, 赵波, 陈旺生, 韩军

工程热物理学报. 2024, 45(3): 895-900.

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为了解决医疗废物热转化过程中氯导致设备腐蚀及二噁英生成等潜在危险，选取高氯成分聚氯乙烯(PVC) 典型组分作为医疗废物的模型化合物，开展了转炉烟尘催化医疗废物低温热解脱氯提质实验研究，考察了热解温度、催化剂种类及添加量等对医疗废物低温热解脱氯的影响。结果显示，270°C 时PVC 热解脱氯率由无转炉粉尘添加时的57.94% 提升到转炉粉尘添加量为0.2 g·g⁻¹ PVC 时的72.57%，表明转炉粉尘对PVC 热解脱氯过程具有显著的促进作用。PVC 热解脱氯最佳工况为：热解温度270◦C、转炉粉尘添加量0.2 g·g⁻¹ PVC、热解时间30 min，此时医疗废物最佳脱氯率为72.57% 和半焦热值高达42.47 MJ·kg⁻¹。

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环境风下三面围护结构内池火火焰形态参数预测

周俊, 陈潇, 陆守香

工程热物理学报. 2024, 45(3): 901-907.

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本文通过开展环境风下三面围护受限结构内油池火燃烧实验，研究火焰形态随风速的变化规律。实验结果表明该受限结构内油池火的最大火焰高度、火焰迹线长度均随风速呈不变或增大趋势。将实验数据与前人的预测模型进行对比，发现前人的模型不能很好地描述池火火焰形态的变化规律。通过物理模型和无量纲分析，耦合了三面围护结构和环境风对池火火焰形态的作用，提出火焰高度和火焰迹线长度的预测模型。

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甲烷掺混氢气长直管道压力振荡特性研究

吕森林, 李加兴, 胡二江, 黄佐华

工程热物理学报. 2024, 45(3): 908-914.

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本文研究了CH₄-H₂/空气的燃烧和压力振荡特性，在长直管道燃烧平台测量了初始压力为0.15、0.1 MPa，初始温度为298 K，掺氢比范围为0∼100%，当量比范围为0.8∼1.5，以及管道长径比为1.43、1.86、2.29 的火焰发展图像和压力振荡数据。点火形式有单点和双点。结果表明，指形火焰阶段是强压缩波形成的重要阶段，火焰加速时间和传播速度均是影响压缩波强度的因素。随着掺氢比增加，压力振荡强度整体趋势上升，主频分布在3080 Hz ∼3470 Hz。双点火条件下，各长径比下的压力峰值、升高率以及振荡强度均高于单点火，振荡的主频分布规律与单点火相同。

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掺混PODE 对汽油–柴油双燃料发动机燃烧及碳烟生成特性研究

蒋一, 王谦, 姜鹏, 戴礼明, 钟汶君, 姚嘉伟

工程热物理学报. 2024, 45(3): 915-924.

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本文针对清洁燃料替代传统燃料，在光学发动机上，利用高速成像技术结合双色法采集了柴油掺混聚甲氧基二甲醚(PODE)-汽油反应活性控制压燃模式下的缸内燃烧特性及碳烟生成过程。试验结果表明：相同预混比下随着PODE 的掺混增加，缸内压力峰值、放热率峰值、压力升高率都随之降低，着火延迟期延长，燃烧持续期增加，燃烧相位后移，燃烧趋于平缓。在预混比为50% 时，直喷P20D80 及P50D50 的单循环燃烧总放热量分别为直喷P0D100 总放热量的97.89% 和95.39%，单循环碳烟生成总量分别为直喷P0D100 的55.22% 和36.55%，碳烟高温区域分别减少了52.9% 和73.32%，碳烟平均温度的稳定值分别降低了6.65 K 和20.25 K，碳烟平均KL 因子的稳定值分别降低了10.35% 和16.12%。相较而言P50D50 作为直喷燃料既能保证较高燃烧热效率，又能有效抑制碳烟的生成。

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横向风条件下线性火焰热特性

黄梦源, 周魁斌, 李大玉, 马咸政, 武金模

工程热物理学报. 2024, 45(3): 925-933.

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通过搭建横向风下线性火焰燃烧的实验装置，对线性火焰下游壁面处温度以及辐射热流进行了研究。结果表明，壁面温度随无量纲下游距离增加而减小，且呈分段函数分布。量纲分析和数据拟合表明，无量纲辐射热流随着无量纲下游距离增加而减小。计算结果表明，辐射分数随着风速的增加而略微减小。考虑到火焰浮力和环境风动量的共同作用，依据火焰附壁长度，将火焰分为浮力主控区和动量主控区，建立了一种修正的线性火焰对下游壁面热辐射的预测模型，模型预测与实验结果吻合较好。

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