工程热物理学报

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《工程热物理学报》2021年第8期

工程热物理学报. 2021, 42(8): 0.

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地下跨季节复合储热系统热扩散机理研究

王子逸；周学志；徐玉杰

工程热物理学报. 2021, 42(8): 1917-1924.

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本文将地埋管储热和水箱储热相耦合，组合成了新型地下跨季节复合储热系统，结合实验研究和数值计算的方法开展了热扩散机理与储/释热特性的研究。结果表明，储热阶段，地埋管储热起到``热屏''作用，抑制了水箱储热模式的热量向外围扩散；释热阶段，水箱储热有效回收了地埋管储热释放到土壤中的热量，增大了释热量。并结合热储存率和利用率定量分析了热量扩散程度，复合储热模式的热储存率和利用率均高于传统水箱储热模式和地埋管储热模式，热量得到了更高效的储存和再利用，其中复合储热模式效率为67.29%，水箱储热模式和地埋管储热模式分别为36.6%和26.79%。在一个周期结束后，复合储热体温度分布更加均匀，且储热体整体温位水平较高。

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焦点固定型碟式--斯特林太阳能热发电系统实验研究

朱顺敏；余国瑶；马英

工程热物理学报. 2021, 42(8): 1925-1929.

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太阳能光热发电是自由活塞斯特林热机技术的重要应用方向之一。为降低碟式--斯特林太阳能热发电系统成本，本文提出并实验研究了一种焦点固定型碟式--自由活塞斯特林太阳能热发电系统。初步实验结果表明：自由活塞斯特林发电机起振时对应的吸热器壁面温度为345°C。当太阳辐射强度在760W/m²。附近时，吸热器壁面温度在650°C以上，发电机的输出功率可达1320W。本工作验证了低成本的多碟聚光器用于碟式--自由活塞斯特林太阳能热发电系统的可行性，并为下一步系统优化指明了方向。

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真空完全丧失下LNG罐式集装箱的储存规律研究

罗若尹；王博；甘智华

工程热物理学报. 2021, 42(8): 1930-1935.

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LNG罐式集装箱(简称罐箱)成本低廉，灵活机动，能实现铁路、公路、水路联运，是LNG的一种理想运输方式。真空丧失是LNG罐箱的主要失效模式之一，会影响其安全使用。本文对1AA型40英尺LNG罐箱开展了真空完全丧失的测试试验，得到了维持时间及罐内压力、充满率、液相温度随时间的变化数据。在试验基础上，采用饱和均质模型和俄罗斯模型从理论上研究了不同初始条件下LNG罐箱的储存规律，对比了两种理论模型在真空完全丧失工况下的适用性，研究结果表明：真空丧失条件下，俄罗斯模型对维持时间仍有较高的预测精度。本研究对LNG罐式集装箱的安全使用与应急处理有重要的实用价值。

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燃煤机组凝结水节流过程蓄转换特性分析

张可臻；赵永亮；刘明

工程热物理学报. 2021, 42(8): 1936-1943.

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提高燃煤发电机组的运行灵活性是电力行业的迫切需求，但提高灵活性的措施一般会降低燃煤发电机组的效率。为此，本文针对提高燃煤发电系统灵活性的主要措施之一凝结水节流过程展开研究，建立了凝结水节流系统的动态模型，获得了其动态特性，采用raisebox{-0.5mm}分析方法研究了不同节流比例下系统蓄raisebox{-0.5mm}转换特性。

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内冷型膜式液体除湿系统热力学动态特性研究

杨宇；闫军威；周璇

工程热物理学报. 2021, 42(8): 1944-1949.

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本文对内冷型膜式液体除湿系统的动态特性开展研究，通过对除湿器、除湿液箱、再生液箱等关键部件的传热传质过程进行数值建模，从而构建整个系统的热力学动态模型。计算结果表明，在夏季高温高湿环境下内冷型膜除湿系统具有良好的除湿降温性能。系统启动初期，除湿液箱和再生液箱的温度急剧变化，并在大概10分钟后达到稳定，说明系统热响应较快。当系统的除湿和再生过程达到相对平衡后，系统的能效比最大。

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基于REV的保温多孔材料传热``三箱''分析模型

王志国；赵子琦；郑刚

工程热物理学报. 2021, 42(8): 1950-1957.

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保温材料广泛应用于建筑中的制冷与空调等领域，保温多孔介质材料的内部结构复杂无规律且孔隙分布具有不确定性，热质传递作用机理复杂多变，目前的分析方法和研究模型普适性差，对一些微观热质传递机理问题尚未提出解决方法。本文基于表征体元REV，建立了保温多孔介质材料传热计算``三箱''分析模型。利用``三箱''模型对保温多孔介质材料传热过程进行分析，并给出各模型下多孔介质导热系数计算公式。基于保温多孔介质材料传热计算``三箱''分析模型，对不同孔隙率、孔隙通道分布系数和迂曲度的硅酸钙材料进行了计算和模拟并研究了其对保温多孔介质材料导热系数的影响，总结出其变化规律。本文所做工作，不仅为保温多孔介质材料传热分析研究提供了新模型与新方法，在其他类型多孔材料研究中也有借鉴意义。

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基于标量扩散方程的气膜冷却二维分布理论模型

陈子聿；李毅飞；苏欣荣

工程热物理学报. 2021, 42(8): 1958-1963.

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气膜冷却效率的参数化方法对燃机透平的冷却设计具有重要作用，已有关联式多集中于拟合横向平均的冷却效率分布，而对二维参数化拟合方法关注很少。本文引入了标量扩散方程，并在已有一维横向平均有效度分布基础上，模拟气膜孔出口下游冷气的横向分布规律，考虑时均后的湍流度影响，用有效扩散系数描述在不同吹风比下冷气的横向扩散效果。研究结果表明，随着射流吹风比的提高，有效扩散系数先减小后有所回升。误差分析表明，标量输运方程能够很好地模拟冷气的二维分布，有效度偏差均值小于0.05，满足工程设计需求。

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可调扩压器端隙控制对离心压气机性能影响

籍力；祁明旭；杨长茂

工程热物理学报. 2021, 42(8): 1964-1969.

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在飞机飞行包线内，高速电机直驱可调离心压气机可通过扩压器调节以满足飞行工况下客舱增压系统的供气需求，并使压气机始终工作在高效区，从而满足飞机客舱环境的舒适性并降低增压系统能耗。对于可调扩压器，扩压器叶片两侧存在端隙。在扩压器叶片高度较小的情况下，较大的隙高比导致扩压器内端隙泄漏严重，给压气机性能带来较大的负面影响。以抑制可调扩压器端隙泄漏、提高压气机效率为目的，本文首先分析了扩压器端隙对压气机性能的影响，在此基础上，设计了一种将扩压器叶片端部部分封闭从而改变端隙泄漏路径的整体式可调扩压器结构，研究了该扩压器结构对于端隙泄漏的抑制效果以及对可调压气机性能的改善幅度。结果表明，相对于传统可调扩压器，整体式扩压器结构可有效抑制可调扩压器叶片端隙泄漏损失并提高可调压气机效率。对于本文所研究的可调压气机，峰值效率可提升1.1%，对应压比可提升1.3%。

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基于机器学习XGBoost算法的跨音速离心压气机扩压器气动优化设计

李庆阔；张子卿；张英杰

工程热物理学报. 2021, 42(8): 1970-1978.

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本文以某跨音速离心压气机扩压器为研究对象，提出了一种叶型参数化方法和优化流程，采用机器学习XGBoost算法以及全局寻优模型对其进行了气动优化。研究结果表明，该回归优化模型可以在较少的迭代步数内获得全局最优解，优化速度比传统代理模型具有显著的提升，优化精度与CFD仿真结果相当。优化后的扩压器能够在保证离心压气机压比基本不变的条件下，峰值效率提高1.03%，稳定裕度提高4.79%，对优化后扩压器内部流动进行了分析，讨论了不同设计参数对离心压气机的影响，为离心压气机扩压器设计提供了指导。

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波浪前缘降低后掠叶片前缘噪声数值模拟研究

卯鲁秦；郭鑫；黎霖

工程热物理学报. 2021, 42(8): 1979-1988.

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采用大涡模拟(LES)结合Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)方程研究了波浪前缘对后掠叶片前缘宽频噪声的降噪效果。通过放置于叶片上游的圆柱产生各向异性的湍流，湍流与后掠叶片相互干涉产生宽频噪声。气流流速设置为40m/s，基于叶片弦长和基于圆柱直径的雷诺数约为400000和26000。在该研究中，研究对象为直前缘后掠叶片和波浪前缘后掠叶片。结果表明：当来流为各向异性的湍流时，波浪前缘可以降低叶片干涉噪声，并且在各个远场方位角下均能降低噪声总声压级而不改变其指向性。通过分析计算流场发现，波浪前缘可以改变后掠叶片前缘周围气流的流动方式，降低叶片前缘周围的压力脉动和叶片的不稳定载荷。

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涡流发生器形状对风力机翼段动态失速的影响

赵振宙；孟令玉；苏德程

工程热物理学报. 2021, 42(8): 1989-1996.

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采用SST湍流模型，研究加不同形状涡流发生器(VGs)的风力机翼型DU91-W2-250翼段做正弦规律俯仰运动的动态失速过程，结果表明：VGs对动态失速有抑制作用，能显著提高翼段动态失速过程中特别是下俯阶段的气动性能。VGs形状对翼段动态失速过程有影响，前高度更大的VGs产生的的流向涡能量更强，涡量峰值衰减速率更慢，能将更多主流能量传递给边界层流体，提升边界层抵抗逆压的能力，得到更佳的抑制分离效果和气动性能提升效果，其中增升效果较减阻效果更为\linebreak 明显。

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水热条件液固两相流可视化系统

白斌；王尉佐；王晔春

工程热物理学报. 2021, 42(8): 1997-2003.

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水热反应是一种集流动、传热、反应的强耦合过程，对该过程的认识亟待提高。因此，本次工作搭建了一套水热反应可视化系统，以备开展实验工作。该系统由连续式流动装置、可视化观测系统以及图像校正处理系统三部分组成。其中可视化段采用内径5mm，长440mm规格的石英管，搭配高速相机进行管内现象及流场观测。经实验测试发现，管内流动均为层流，测量误差保持在5%范围内。其次，在水热工况下，测试结果表明，管内流体径向温度呈均匀分布，即在系统有效观测视野内流体温度呈均匀分布。

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静电喷雾粒子场和沉积特性的数值模拟

于涵；王宏；朱恂

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2004-2009.

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本文使用拉格朗日方法，研究了静电喷雾中荷电液滴流场和沉积特性，探讨了不同发射结构、加载电压对粒子速度、喷雾锥角、沉积形貌等参数的影响规律。通过分析不同结构下电场场强分布和粒子受力情况，分析了影响静电喷雾流场形状变化的主要作用机制。结果表明，采用双电极结构可以获得更小的喷雾锥角和更大的粒子平均速度；随着电极电势提高，粒子平均速度加快，喷雾锥角变小，相邻喷雾沉积图案会发生分离。

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西安冬季棕碳气溶胶多相颗粒光吸收特性及源解析

王婷；李丹；薛树平

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2010-2016.

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棕碳(Brown Carbon,BrC)通过直接或间接效应对气候环境产生严重的危害。本文以西安地区冬季大气环境颗粒物PM2.5为研究对象，采用液相萃取得到样品中的BrC，并对其光吸收特性以及潜在来源排放进行测量分析。使用甲醇溶液和水进行BrC萃取，发现甲醇萃取出的化合物占有机碳的79%左右。

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多孔介质内颗粒流动特性及其对传热影响的模拟研究

李好婷；朱玉颖；孔德

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2017-2026.

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研究采用 CFD-DEM 方法结合 DEM耦合对流与导热的传热模型，对三维不规则孔隙结构多孔介质内细颗粒与孔隙流体的流动及传热特性进行数值模拟。结果显示，颗粒在流体的裹挟下由静止逐渐加速，多孔介质内部温度场、瞬时流体速度大小及方向随着细颗粒与流体的充分混合及颗粒间的弹性碰撞而发生变化。低孔隙率下颗粒易发生沉积，运动轨迹缩短。小孔隙率加速了由热颗粒引起的热传递过程，孔隙内温度上升较快。随着孔隙率增大，颗粒瞬时轴向和径向速度增大，且流动主要沿轴向进行，大孔隙率下颗粒间法向和切向接触力及颗粒拟温度较低，且对单颗粒运动轨迹有显著影响。

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近临界区表面光散射法乙醇界面性质的实验研究

赵贯甲；元泽民；张兴

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2027-2034.

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针对高温及近临界区流体界面性质测量难题，本文研究了表面光散射法在该温度区间流体表面张力和黏度的高精度测量方法。获取了饱和状态下乙醇在温度范围为303 K内的表面张力和黏度，并利用实验数据分别拟合了对应的van der Waals方程和含临界项的温度倒数多项式方程，在全温度范围内实验值与方程的偏差均在1.5%之内。

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水平热板上液态金属自然对流的数值模拟

丁昊；陶文铨

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2035-2039.

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液态金属拥有很好的导热性，作为冷却介质具有广泛的应用前景，但其分子普朗特数远小于常规流体，导致换热特性与常规流体存在差异。本文对Ra=10⁴-10⁷范围内热面向上水平平板上液态铅铋合金的自然对流换热进行了数值模拟研究，对比了不同瑞利数下温度场的差异，并给出了此范围内平均努塞尔数的计算公式。

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高性能计算机多支路并联表贴自循环蒸发冷却系统运行特性分析

阮琳；曹瑞；闫静

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2040-2047.

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表贴式自循环蒸发冷却技术在高性能计算机上应用不仅具有散热优势，其节能优势更为突出。针对单机柜，表贴自循环蒸发冷却系统则是由水平方向和垂直方向均存在位置差异的计算节点冷却单元共用一个冷凝器构成全并联系统。为了研究全并联系统的运行特性并掌握其预测方法，本文首先建立了一个单机柜3层24个计算节点的全并联系统管路拓扑；其次，针对该拓扑，基于阻力平衡原理建立了支路阻力平衡矩阵方程，并计算得到了支路流量特性；继而建立全并联系统的模型实验台并开展了实验研究；通过理论计算和实验的结果的对比，验证了计算的相对准确性；该方法可以作为单机柜全并联系统运行特性的预测方法，以期对单机柜最大并联支路数和单台冷凝器下最大并联机柜数进行预期，为该技术未来在数据中心规模化应用提供了设计指导。

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太阳能与辅助热源互补供暖仿真研究

张宇；宋力；李达

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2048-2059.

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针对太阳能供暖系统占地面积大、高寒地区供暖效果不稳定情况，本文利用TRNSYS搭建实验系统仿真模型，以空气源热泵或电加热作为辅助热源进行对比分析与优化。系统能耗、辅热量与房间热舒适性设定为目标值，通过响应曲面法分析集热器面积、集热器倾角及供暖循环泵流量等对目标值的影响，从而对工况进行优化。

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水平管外混合制冷剂的降膜滴状流动数值研究

杜雪平；陈志杰；牛玉振

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2060-2067.

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降膜滴状流动因高传热和低成本等优点应用十分广泛，本文采用数值计算方法研究了水平管外混合制冷剂的降膜滴状流动和换热特性。首先采用流型和分离长度验证的方法提出一种可行的模拟计算方法，通过与实验对比验证了此方法和模型的可靠性，然后分别研究了雷诺数与管间距对管外降膜滴状流动形态和换热特性的影响。结果表明管间距为5mm时，随着雷诺数变大，对流换热系数逐渐变大；当雷诺数为80时，随着管间距的增大，对流换热系数变化幅度较小。本文的研究方法和结果可以为混合制冷剂的降膜滴状流动的流型与传热研究提供参考。

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强辐照下陶瓷泡沫骨架内的辐射能量传输机理研究

李洋；陈红伟；夏新林

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2068-2071.

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当泡沫材料直接受强光束(如聚集太阳能)照射时，准确描述材料内的热辐射传输过程成为传热模拟的关键。本文数值研究了真实陶瓷泡沫骨架在强辐照下的容积性辐射传输规律。采用离散坐标法求解了半透明氧化铝陶瓷骨架内部的辐射传输，获得了辐射能量的传递、吸收规律。研究表明，辐射在陶瓷骨架内的容积输运本质上表现为散射和吸收两种行为的竞争结果；随着波长的增加，氧化铝半透明骨架吸收的辐射能量逐渐增多。

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结构各向异性对传输平均自由程的影响研究

刘旭晶；王博翔；赵长颖

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2072-2078.

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本文研究了由定向排布的椭球形粒子组成的无序介质中微纳结构的各向异性对辐射传输平均自由程的影响机理。采用离散偶极子算法(DDA)计算单个椭球形粒子的各向异性辐射特性，为了得到多重散射下的各向异性介质的辐射特性，采用随机行走方法研究了传输平均自由程随粒子浓度、长径比、分布角度的变化关系，并与各向同性理论的计算结果进行了对比，证明了现有理论的不足。最后，利用辐射传递方程的扩散理论得到了椭球形粒子各向异性介质的表面反射能量分布图。结果表明，微纳结构的各向异性对辐射传输平均自由程和表面辐射能量分布有较大影响，对于各向异性较强的介质，在理论计算中必须加以考虑。

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非均匀矩形产热体对流传热构形设计

尤江；陈林根；冯辉君

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2079-2084.

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针对电子器件非均匀发热问题，建立考虑流体流动和传热的三维非均匀矩形产热体模型，以综合考虑耗散率和耗功率的复合函数为优化目标，基于有限元方法对冷却流道直径和宽高比进行优化，得到矩形单元体在不同产热分布条件下的最优构形。

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盐水溶液跨混合纤维素膜扩散机制的定量可视化实验研究

陈林；吴其贤；张巧格

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2085-2089.

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介绍了一种改进的高时空分辨率相移干涉仪，测量了不同浓度的NaCl溶液跨过5 µ m孔径醋酸--硝酸混合纤维素膜进入去离子水的跨膜扩散过程。实验观察到NaCl溶液在膜--液界面附近的质量输运行为受膜结构的影响而表现出的特征：相对分散的浓度高值分布、均流传质现象、对流的快速纵向进行和横向扩散的缓慢发展等。

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冷却流分段注入对超声速气膜冷却的影响

倪航；王明军；彭威

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2090-2096.

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针对超声速气膜冷却中常有激波入射破坏冷却效果的现象，本文在冷却流质量流量一定的条件下研究了5种不同入口高度组合的冷却流分段注入结构，并与冷却流单个注入的情况对比，分析了激波入射情况下冷却流分段注入对超声速气膜冷却的影响。研究结果表明：在激波入射时，对于分段注入只有部分冷却流经历了激波的局部强化掺混作用，因此分段注入与单个注入相比可以提升气膜冷却效果。通过平均气膜冷却效率、最低气膜冷却效率、气膜覆盖率等冷却性能参数的比较，在本文研究的5种冷却流分段注入结构中，结构2的气膜冷却效果最好。

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极限重力下冲压发动机再生冷却中燃油流动及传热特性研究

黄玥；于佳佳；肖恒

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2097-2105.

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为了解重力水平对超燃冲压发动机再生冷却中航空燃油流动及传热特性的影响，本文采用有限容积法对不同重力水平下水平圆管内RP-3航空煤油的流动和传热进行三维数值模拟。水平圆管内径为1.8mm，壁厚为0.2 mm，长为300 mm，管内工质为RP-3航空煤油，管壁受到q=400kW/m²的均匀热流密度加热。研究结果表明，根据重力水平的不同可将二次流流型沿管长的变化归纳为3种流型演变规律。0g时截面流型由入口段的汇流发展为源流，最终再次变为汇流；当重力水平增加至0.1g时，在管道轴线上方出现涡状流动，涡胞中心沿管长方向逐渐向下移动，最终流型转变为汇流；当重力水平增加至0.3g时，涡状流动涡胞中心位于管道轴线下方，沿着管长方向快速上移至轴线上方，最终发展至管道轴线下方。随着重力水平的增大，水平圆管轴线上方流体的湍动能逐渐增大，而轴线下方流体的湍动能却逐渐减小。流体湍动能受浮升力效应诱导二次流影响呈非对称分布。重力水平的增大能强化下管壁附近的对流换热，而抑制上管壁附近的对流换热，在上壁面出现了传热恶化现象。管壁平均对流换热系数会随重力水平的增大而增大。

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液滴撞击高温梯度锯齿表面的动态行为特性

邓勇；贾志海；熊雪娇

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2106-2112.

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以铝片为基底制备了倾角连续变化的梯度结构锯齿表面，采用高速摄影仪对液滴撞击高温梯度锯齿表面的动态行为进行了研究。结果表明：在不同温度下，液滴撞击高温梯度锯齿表面会出现四种不同的模式：黏附模式，膨胀模式，炸裂模式以及反弹模式。在一定的温度下，当液滴底部蒸汽膜稳定时，液滴进入反弹模式，且随着锯齿表面温度不同，液滴会向不同方向发生反弹行为，其反弹偏移量与锯齿表面温度、撞击位置、液滴尺寸以及韦伯数We等因素有关。基于力学和表面物理化学理论，对液滴的运动行为进行了分析并建立了液滴反弹行为的运动机制模型。

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等离子弧焊接多物理场耦合输运模型

李岩；陈岩；王领

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2113-2121.

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本文基于电场、磁场、温度场和流场的多物理场耦合，建立了简单实用的电弧与工件一体化模型，既准确表征等离子弧焊接过程中的多物理场输运作用，又无需使用流体体积函数(VOF)计算气液两相界面，大大减少计算时间和成本。模型计算出电弧压力分布，将其简化为压力源项作用于工件表面，同时该界面上电弧与工件耦合传热，实现了电弧与工件的热--力传递。获得了焊接过程电弧和工件的温度、速度、电流密度和电磁力的分布规律，揭示了焊接熔池的形成和演变机制，并开展实验验证了模型的准确性。最后分析了不同工艺参数对电弧热流密度和压力的影响规律，为焊接质量优化提供理论指导。

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水平spiral型地埋管换热器传热特性的数值模拟及实验验证

杨卫波；徐瑞；汪峰

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2122-2131.

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基于COMSOL软件建立了水平spiral型地埋管传热三维数值模型，研究了线圈直径、运行模式、土壤类型、地下水渗流以及长期运行工况对其传热特性的影响。结果表明：线圈直径的增大可以提高地埋管总换热量，但会导致单位管长换热量的降低及土壤热影响范围的增大；在以24h为周期的间歇运行模式下，开启时间越长，地埋管日平均换热量下降幅度越大，水平方向热影响范围越大；从换热性能的角度，岩土最大，黏土最小；但从土壤热影响范围的角度，黏土最小，沙土最大；地下水渗流速度的增加有利于强化地埋管的换热性能，且相对水平方向，竖直方向上的地下水渗流强化换热性能效果更为明显；全年运行工况下，间歇运行比连续运行更有利于土壤温度的恢复，从而可提高水平spiral型地埋管的换热性能，且两种模式在全年运行结束后均不会存在冷热堆积现象。

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塞块式量热计长时间变工况热流测量

李文浩；赵玲；田宁

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2132-2140.

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采用塞块式量热计对200 MW燃气流风洞试验件表面热流进行测量，试验过程中塞块式量热计遍历风洞的启动、模型变攻角、停车等阶段。为准确获取不同攻角条件下模型表面热流值，采用数值仿真对塞块式量热计的传热特性进行分析，研究背温反算的热流值与输入热流边界条件的差异，提出塞块式量热计长时间使用的修正方法，该修正方法通过一次稳态热流源的标定即可获得其他热流边界条件下的结果，从而简化标定过程。将修正方法应用于长时间变工况热流测量修正时，偏差小于2\%，增加了塞块式量热计的使用范围，通过一次风洞试验，获取多个稳态工况条件下试验件表面热流值，节约风洞运行成本。此外，该修正方法也可用于高热流瞬时测量结果的修正。

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基于冲击冷却的RBCC引射火箭局部热防护数值模拟

万昊；李文强；秦飞

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2141-2149.

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引射火箭能够为火箭基组合循环(RBCC)发动机提供大推力，但是其喉部面临着极高的热载荷。本文提出使用冲击冷却的方式对引射火箭进行局部热防护，建立了射流冲击冷却的三维数值模型，研究了喉部曲率半径和冲击孔数量对冷却性能的影响，

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坡度条件下湍流扩散火焰形态的实验研究

吴荻；刘乃安；谢小冬

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2150-2154.

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本文以湍流扩散火焰为研究对象,在不同坡度及热释放速率条件下开展了火焰形态参数演化的实验研究。结果表明, 当坡度在10°-15°范围内上升,火焰附着长度的增加主要是由于火焰两侧空气卷吸差异引起的压差。火焰附着长度和水平火焰长度之间呈现出较好的线性关系, 火焰附着范围可通过火焰长度及火焰倾斜角来表征。当坡度为0°和40°时, 无量纲火焰长度和无量纲热释放速率之间满足幂律关系; 相对于坡度为0°时, 40°时火焰长度随热释放速率的增长速率较为缓慢。

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微型摆式发动机内丙烷/空气单次燃烧实验研究

蒋利桥；赵罗光；杜宁

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2155-2161.

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在厘米尺度百瓦级微型摆动式发动机样机上进行了单次燃烧实验，燃用当量比0.9-1.2的丙烷/空气预混合气时，对燃烧室内的火焰传播形态、气体动态压力和摆臂运动进行测量，获得了平均火焰传播速度、燃烧持续时间、燃料质量燃尽率、压力和摆臂止点角度随当量比变化的规律特性。结果表明：在进气初始温度300 K、压力0.13 MPa条件下，当量比为1.0-1.2工况时，微摆发动机内燃烧为湍流燃烧，燃烧持续时间在5ms以内，压力峰值高于8个大气压；随当量比增加，燃烧持续时间缩短、平均火焰传播速度加快和压力峰值升高，更接近定容燃烧，有利于提高输出功率。

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柴油两段喷射碳烟生成的光学测试研究

何志霞；卢鹏；玄铁民

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2162-2168.

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本文基于高温高压定容燃烧弹系统，以孔径为 0.12 mm的单孔喷油器为研究对象，采用扩散背景光消光法测量国V 0号柴油两段喷射火焰中的碳烟生成特性。试验过程中，研究了不同背压、环境温度和喷油时间间隔对碳烟生成的初始时刻和KL值时空特性分布的影响。研究发现：第一次油束对第二次的碳烟生成初始时刻的影响随着环境背压的增加和环境温度的提高而减弱,而随着喷油间隔的增加展现了先减小后增大的趋势。第二次喷油火焰中碳烟的初始生成时刻在喷油间隔383 µ s时最短。两次喷油火焰中的碳烟在喷雾轴线上的KL值随着背压和环境温度的升高而升高。喷油间隔并未对第二次喷油稳定火焰的KL峰值产生明显影响。

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正丙醚低温氧化特性的反应机理研究

范学峰；刘仲铠；杨斌

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2169-2174.

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醚类被认为是优质的直接燃料或燃料添加剂。为进一步揭示醚类的低温氧化反应机制，本文构建了包含详细机理的正丙醚燃烧反应动力学模型，并利用前人的高压氧化实验数据对模型进行了验证。相比于前人的模型，本文模型可以准确预测不同当量比条件下正丙醚的氧化特性。基于模型分析，本文揭示了不同温度下OH自由基的来源以及不同温度下正丙醚的氧化路径差异，为正丙醚的进一步研究提供了方向。

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冰腔池火边沿高度对冰壁侧腔形成的影响

何旭；孔得朋；赵虓仝

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2175-2180.

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本文利用透明的石英玻璃油池，研究了冰区池火中初始油池边沿高度对冰壁侧腔长度的影响。实验发现随着初始油池边沿高度的增加，侧腔长度呈现出先增加后减小的趋势。分析结果表明，这主要由于油池边沿高度会影响氧气和燃料蒸汽的分布，进而改变边界层厚度，而在边界层厚度的变化改变了燃烧速率，进一步导致燃烧时长发生变化。借助瞬态能量方程和能量守恒方程，发现侧腔长度和燃烧时长存在一定的线性关系。

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烘焙对甘蔗渣燃烧PM10及沾污生成的影响

王子豪；于敦喜；韩京昆

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2181-2187.

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本文选取甘蔗渣在270°C条件下进行烘焙预处理。通过沉降炉上的燃烧实验，研究了烘焙对甘蔗渣燃烧PM10以及沾污生成的影响。结果表明，烘焙后甘蔗渣燃烧PM1生成量明显减少，这主要是因为烘焙降低了甘蔗渣中Cl、S的含量。同时，烘焙甘蔗渣燃烧PM1- 10生成量降低，这主要是由于烘焙促进了燃烧中灰颗粒间的聚结，进而使PM1-10迁移转化至PM10+。另一方面，烘焙甘蔗渣燃烧沾污内层沉积率减少了约45%，这与烘焙甘蔗渣燃烧过程中碱金属盐以及PM1的生成的减少有关。

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过氧化氢/丁醇新型燃料着火特性的试验研究

倪兆静；韩恺；庞博

工程热物理学报. 2021, 42(8): 2188-2193.

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本研究选取乙酰丙酮锰作为催化剂，通过液滴碰撞的试验方法，开展了过氧化氢/丁醇双组元推进剂自燃着火特性的试验研究。研究结果表明：过氧化氢浓度和催化剂含量的提高均会加快过氧化氢/丁醇的反应和放热速率，缩短着火延迟时间，增强火焰亮度和燃烧的剧烈程度。碰撞混合液滴的燃烧持续期随着过氧化氢浓度的降低逐渐减小，随着催化剂含量的增加先增大后减小。此外，在低催化剂含量时，大体积的混合液滴的自燃着火区间明显大于小体积混合液滴，但随着催化剂含量的增加，混合液滴的体积对自燃着火区间的影响逐渐减弱。

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