工程热物理学报

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高远志, 张小松

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1027-1033.

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光伏–热电混合发电系统是一种具有潜力的太阳能发电技术，然而传统串联式的光伏–热电发电系统存在器件运行温度不匹配和传热热阻较大的问题。本文提出了一种双面型具有三明治结构的光伏–热电混合发电系统，并搭建了相应的实验测试装置，在室内稳态条件下研究了不同辐照强度，冷却水流量对新型系统性能的影响。实验数据表明，双面型系统中光伏组件和热电发电器件的输出功率都要优于传统串联式系统。同时，提高辐照强度可以增加系统发电能力但会降低光伏发电效率，提高冷却水流量可以进一步提升系统输出性能。

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基于填充床相变蓄热器的卡诺电池系统特性研究

黄正杰, 罗向龙, 梁颖宗, 陈健勇, 杨智, 何嘉诚, 陈颖

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1034-1040.

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卡诺电池是一种成本低、不受地理条件限制的新兴储能技术。采用相变材料蓄热的卡诺电池储能密度高，应用前景广阔。本文构建了基于填充床相变蓄热器的卡诺电池系统并建立其动态模型，分析了换热流体流量与有机工质流量对系统性能的影响，建立了1000 kW 设计功率下换热流体流量和有机工质流量的函数关系式。在此基础上以往返效率和储能密度为优化目标，采用NSGA-II 算法进行多目标优化，基于LINMAP 方法得到权衡后的往返效率和储能密度分别为62.74% 和12.96 kWh/m³。

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亲水和超疏水特性对深冷表面结霜现象的影响

王振强, 李艳霞, 刘中良, 李一, 于凤娇

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1041-1047.

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结霜初期现象是不连续的相变成核过程，冷表面温度和表面特性对这一现象有着直接且重要的影响。已有研究表明在深冷温度范围内超疏水特性对结霜过程的影响远没有普冷条件下明显。为阐明表面性状对深冷条件下结霜现象的影响，本文实验研究了−190∼ −30°C 亲水和超疏水表面上结霜初始阶段的霜晶生长和形态特征。实验观察到冷表面凝结成霜、边界层凝结成霜、冷表面凝华成霜和边界层凝华成霜4 种结霜模式；这4 种结霜模式会单独或并存出现在不同温度的冷表面上，并对霜晶的形态产生重要影响；冷表面特性(接触角) 在某一特定范围内对结霜模式产生明显的影响，−30°C 时只在亲水表面观察到了冷表面凝结成霜模式，−190°C 时只在超疏水表面观察到液态空气的存在。初始霜晶形态会随着冷表面温度、结霜模式和表面性状发生改变，大致分为六棱柱状、松针状、团簇状和絮状4 种形态。

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两级喷射式自复叠双温制冷循环性能研究

叶凯, 梁友才, 叶托

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1048-1055.

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本文在两级喷射式双温制冷循环(BTERC) 的基础上，引入气液分离器和蒸发冷凝器，提出了一种由双热源驱动的两级喷射式自复叠双温制冷循环(TEARC)。基于喷射器一维等压混合模型和循环热力学建模，开展了BTERC 和TEARC 的热力学性能研究。结果表明，TEARC 通过蒸发冷凝器和气液分离器分别降低了低温蒸发器和中温蒸发器的入口焓值，从而具有较高的COP 和制冷量。在基础工况下，TEARC 的COP、低温蒸发器制冷量和中温蒸发器制冷量相比于BTERC 分别提升了9.06%、24.11% 和7.51%。

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基于高斯混合密度网络的风电功率建模及预测

张耀聪, 刘姝君, 杜小泽, 吴江波

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1056-1066.

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风电功率波动较大，准确的风电预测能为运维调度提供保障。常见的时间序列模型只适用于超短期预测，基于神经网络对机组功率转换特性进行建模，从而能根据风速预报进行日前预测。该数据驱动方法可改善理论功率计算方法因地貌、尾流等因素产生的偏差，神经网络对实际机组工作特性的描述更加准确。进一步建立高斯混合密度网络评估功率不确定性，模型通过训练自动学习分布参数，获得非先验的多元分布，能更好地反映数据内在结构。

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可调式与固定式喷射器内动量交换的相似性与非平衡特性研究

杨勇, 王宁, 韩沛时, 任笑彤, 李熠桥, 张琨, 沈胜强

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1067-1077.

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基于气体动力学方法，构建了喷射器变工况调节特性分析模型，结合关键截面流动与压力特性分析模型、动量交换评价模型，对比分析了固定式与可调式喷射器内部的动量交换、混合升压特性随喷射器压力、温度、速度、流量的变化规律，揭示了喷射器变工况调节的临界特征、相似特征、尺度效应。研究结果显示，喷射器临界模态下，第三极限状态与第一极限或第二极限状态同时到来；混合室进、出口压差随工作流量增大而逐渐减小，混合室出口流速随之增大，扩压室内激波升压能力有显著提升，但能量耗散增大，混合室动量效率随之降低；喷射器的工作特性具有显著的尺度关联特征，设计工况下喷射系数、动量交换系数、动量交换效率均为最优值，偏离最优结构后，动量交换系数有显著的降低；进口过热度的提升对有限边界层尺度的动量交换具有一定促进作用。

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周向畸变下非轴对称机匣处理扩稳实验研究

赵攀, 李益涵, 张敏, 巴顿, 徐晓斌, 杜娟

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1078-1088.

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本文基于某台低速单转子轴流压气机，在30°扇形总压畸变进气条件下开展施加不同角向位置的非轴对称机匣处理实验。实验结果表明，畸变进气使压气机裕度下降了5.83%。在近失速点，畸变区中心这一位置的叶顶泄漏流非定常波动最强，流场恶化最为严重，因此容易诱发失速先兆产生。对于非轴对称机匣处理，其和畸变区的相对位置关系对裕度增量有重要影响。随着机匣处理的位置变化，裕度增量呈现出先降低后增加，再稍有降低的规律。当机匣处理大幅度覆盖畸变区出口时可产生最大的失速裕度增量，可达5.94%；此时机匣处理可以及时抑制由畸变诱发的能量较小的初始扰动，防止其进一步发展成不能被流动控制手段有效衰减的大尺度失速团从而实现扩稳。对于失速先兆的分析表明，施加非轴对称机匣和全周机匣处理后失速先兆均占据7∼8 个通道，其有助于为失速预警提供参考。

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支板势干涉下压气机叶片瞬态强迫响应分析

罗楚威, 陈江, 向航

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1089-1097.

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以某多级低压压气机后1.5 级和压气机过渡段为研究对象，采用单向流固耦合方法，对过渡段支板势干涉影响下的低压压气机末级转子叶片瞬态强迫响应问题展开研究，并详细分析了支板势干涉对上游叶排非定常流场和流动损失的影响。结果表明：支板对静叶出口流场存在明显的阻滞作用，可以加剧或抑制静叶出口的流动分离，其影响随着周向距离的增加而减小；支板势干涉给末级转子叶片带来了强烈的非定常扰动，当扰动频率与叶片固有频率接近时，叶片将产生共振；转子与支板间的静叶对于支板的势干涉作用有明显的放大效应。

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大展弦比透平叶片弯扭掠复合造型气动性能研究

戚乾刚, 王乃安, 曹培愉, 黄典贵

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1098-1109.

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为满足高通流、高载荷燃气轮机透平的设计需求，叶片的气动参数以及叶型沿径向变化会较为剧烈，展弦比随之增大。本文以某300 MW F 级重型燃气轮机透平的末级大展弦比叶片作为研究对象，采用正交优化的方法，通过数值模拟的手段分别探究了弯扭、弯掠和扭掠三种复合造型对气动性能的影响。研究结果表明，静叶经过弯扭复合优化后，透平的轮周效率提高了0.3%，最佳静叶中部与顶部安装角增加，且根部呈现明显的正弯形式，有利于根部低能流体向中部迁移，削弱叶栅通道内的二次流强度。静叶经过扭掠复合优化后，透平的轮周效率提高了0.49%，反动度径向分布相比单独扭优化叶片更加均匀，但是透平的通流能力与做功能力大幅下降。相比于弯扭复合优化和扭掠复合优化，静叶弯掠复合优化对透平的气动性能影响相对较弱。研究结果为大展弦比透平叶片设计提供了指导。

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SCO₂ 离心压缩机近失速工况流场特性研究

张磊, 郑全泽, 郎进花, 安光耀

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1110-1119.

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为研究超临界二氧化碳(SCO₂) 离心压缩机近失速工况的流场特性，利用CFX 软件对Sandia 实验室模型进行三维数值研究，并对近失速工况的流场特性进行分析。结果表明，“尺寸效应” 的影响下使得叶轮的相对叶顶间隙较大，从而使得叶顶处泄漏增强并形成大范围的低速区；由于通道中下的高逆压梯度使主叶片吸力面侧低能流体发生分离流动并开始形成回流区，回流区向上游叶顶处发展与叶顶处回流区结合，导致叶轮入口处形成阻塞，影响压缩机的正常通流能力；由于叶片吸力面侧回流区与主流相互作用形成的旋涡向下游低叶高发展、相邻通道马蹄涡的压力面分支、下游轮毂的边界层分离形成以及回流区的存在几者共同作使通道内部形成低速区和回流区，最终导致失速发生。SCO₂ 离心压缩机运行时在其叶片前缘和尾缘会出现凝结现象，这是主要是由于在叶片前缘和尾缘处产生的流动损失较大，使得CO₂ 的温度和压力低于临界点从而形成凝结。随着流量的减小，其在叶片前缘和尾缘处的损失减小，其凝结现象也逐渐减弱直至消失。

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低速对转风扇叶片气动载荷对流动损耗的影响

贾兴宇, 张晞, 徐泓宇, 史彬, 高苗苗

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1120-1130.

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相对于传统轴流风扇，低速对转风扇的前后级转子间没有静子导叶过度，周期性相互作用更加强烈，流动损耗的产生机制更加复杂。已有研究成果表明：叶片的径向气动载荷分布是影响流动损耗产生的关键因素。本文通过调节径向气动载荷系数和级间距离系数，设计了一系列低速对转风扇叶片，为了研究径向气动载荷分布对流动损耗产生的影响。首先通过运用SST k-ω湍流模型闭合雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RANS)，完成了叶片稳态气动性能的数值计算，验证了设计方法的有效性。通过搭建自带节流阀的测试系统，实施气动性能实验验证了数值计算方案的可行性。在设计工况下，对比了12 水平的径向气动载荷系数a 和6 水平的级间距离系数x 对前后级全压升和相对全压损耗的影响，分析了它们对整级全压效率的影响。得出结论：以整级为研究对象，全压效率较高的级间距离系数为x = 0.8，径向气动载荷系数为a = 0.4 ∼ 0.5。根据熵产值云图定位流动损耗的显著产生位置。着重对比分析近失速工况下不同叶片前缘攻角下的流场结构，得出结论：增加前级转子顶部并减小后级转子顶部的设计载荷，能够有效地缩小叶顶处低能流的影响范围，降低了流动损耗的产生，扩大了低速对转风扇的失速裕度和高效运行区间。

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离心叶轮优化设计方法及参数敏感性分析

张晨庆, 席光, 姬成, 张啸天, 王志恒

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1131-1139.

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代理模型的引入使得离心压缩机优化步入数据驱动模式，但其优化的基础仍是准三维设计方法。而准三维设计方法的输入参数具有很强的经验性，因此，构建数据驱动的优化设计方法对离心叶轮的设计具有重要的价值。本文从准三维设计方法出发，采用“全可控涡” 设计方法，结合k 折交叉验证方法，对需要设计者给定的角动量分布参数进行全工况的优化。数值结果表明设计点效率可以提升0.61%。最后，采用Sobol 全局敏感性分析方法对优化参数的敏感性进行分析，结果表明：设计点效率对前缘载荷更加敏感，而失速裕度则对尾缘载荷更加敏感。本文的研究以数据作为驱动，研究结论对大流量系数离心压缩机的优化设计具有一定的参考价值。

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浮式风机平台参数化设计与稳性校核方法研究

潘其云, 王晓东, 李晓辉, 郎海波, 姚加桂

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1140-1151.

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随着海上风电向着深远海发展，漂浮式风电机组凭借明显的成本优势受到广泛的重视。浮式平台是漂浮式风电机组的支撑部件，其成本占总成本约1/3 左右，浮式平台的优化设计对漂浮式风电机组的降本增效具有重要意义。浮式平台在波浪载荷与上部结构作用下呈现复杂的多自由度运动，稳性与动态响应特性是其重要的设计考虑因素。本文研究了半潜浮式平台的主参数化设计方法，建立了半潜浮式平台参数化模型。本方法利用静力学平衡和海洋浮式平台的设计规范，初步确定半潜式平台的主尺寸，并自主设计开发了稳性校核算法程序，利用该程序对设计的平台进行了稳性校核，并对设计阶段平台稳性的影响因素进行了研究。

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基于卷积孪生网络的风力机状态监测研究

杨万千, 张明明

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1152-1161.

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风力机运行故障具有突发性，几乎无预留时间做出反应。连带地，一些微小缺陷将引发一系列连锁故障和非必要损失，因此对其状态监测和提前预知机组状态是一个必要问题。本文基于卷积孪生网络，结合机组SCADA 数据进行基于模型训练的状态监测。利用历史健康数据进行离线模型训练，经测试后将预训练模型加载到在线监测系统，基于状态指示来描述机组的运行状态，并结合统计过程控制技术定义机组状态异常的监测阈值，从而实现在线状态监测。通过对甘肃省某风电场运行SCADA数据及故障报告的分析对比，本文方法具有较好的机组状态监测和预知性能。

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级环境条件下某涡轮过渡段支板气动优化研究

张振久, 刘明俊, 梁倬铭, 陈焕龙, 王兵, 肖海兵, 杨显清

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1162-1172.

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针对涡轮过渡段的中间机匣支板通道存在高逆压力梯度而易于诱发附面层流动分离问题，提出支板的气动优化设计方法，并开展相关的优化设计研究。结果表明，高压涡轮出口的流场结构特征对于过渡段导流支板通道的气动性能与附面层流动影响较大，考虑支板上、下游级环境条件下的气动优化设计技术是解决这一问题的一种有效途径。优化后的支板通道结构能够削弱通道的附面层流动分离的尺度与强度，不仅涡轮系统的绝热效率最大分别提升了3.13%、1% 以及0.12%，而且非设计状态下涡轮系统的气动性能良好。

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液态金属射流流动传热特性数值模拟研究

柳瑞涛, 张红娜, 李小斌, 李凤臣

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1173-1180.

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高热流密度的散热问题一直备受瞩目。本文提出了液态金属射流冲击冷却的散热方案，以期实现对高热流密度表面的高效散热。以Ga₆₈ln₂₀Sn₁₂ 和Na₂₂K₇₈ 为工质，进行液态金属射流冲击传热的数值模拟研究，并与水射流进行对比，改变射距和入口流速，探索二者对液态金属射流传热性能的影响。结果表明，在相同工况下，Na₂₂K₇₈ 射流的平均换热系数约为水射流的3.7 倍，Ga₆₈ln₂₀Sn₁₂ 射流的平均换热系数约为水射流的6 倍；当射距小于2 倍射流孔径时，传热性能最优，在射流核心区范围内改变射距对传热性能影响较小，但超过核心区范围持续增大射距将不利于传热；入口流速对传热性能有显著影响，增加流速可以强化传热，但强化效果会逐渐减弱。本文的研究结果对高热流密度散热研究具有参考价值。

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集输系统内空气–油两相流型能量谱图分析

李乃良, 张一帆, 杜雪平, 彭胥睿

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1181-1187.

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采用空气和油作为介质，在小型集输环路中实验研究了气液两相流型的相间作用机理。实验观察到了泡状流、弹状流、环状流和段塞流，获得了各流型的持液率，利用db4 小波基将持液率信号时间序列进行了8、12 和16 尺度分解，计算得到了各流型压差信号细节分量的无量纲能量。研究发现，环状流、弹状流和段塞流的能量分布为驼峰型，而泡状流的能量分布为马鞍型，其能量主要体现在连续相液体与气泡之间的剪切，以及气泡的碰撞、融合、破裂等界面效应上。能量主峰对应的尺度较为固定，基本不随最大分解尺度的增加而变化。

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超临界水流速对煤颗粒群气化制氢速率的影响

黄瀚, 赵帅琪, 张瑞, 赵昆鹏, 白博峰

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1188-1194.

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煤炭超临界水气化制氢技术为化石能源的清洁低碳、安全高效转化提供了重要的技术方向。本文针对气化制氢反应器内的流固两相流动、传热和均相/异相化学反应过程，构建了反应器尺度的多组分超临界流体湍流与反应颗粒群四向耦合数值模拟方法，研究了反应器内超临界水流速对煤颗粒群制氢速率的影响规律及机制，明确了反应器内自然对流涡对流固反应的促进作用，并发现对流涡的流动方向随着反应的进行存在反转现象；阐明了反应器出口产氢速率随着超临界水流速的增加而增大，给出了超临界水与煤浆进料流量比的最优区间。

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毛细管中气液两相流的影响因素测量研究：以气态亚硝酸监测为例

夏文筱, 侯延平, 朱雯斐, 楼晟荣, 陈军

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1195-1199.

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两相流的一个显著特征是流动具有强烈的波动性和随机性，这使得处在两相流工作中的仪表准确计量变得愈发困难。气泡是多相流研究中一个重要课题。研究表明，气泡的存在给在毛细管中流动的液相流体内部造成极大的扰动。本研究基于毛细管波导吸收光谱法自主搭建了一套能够准确测量气态亚硝酸的装置，而液芯波导毛细管(LWCC) 是整套装置中对气泡最为敏感的组件，通道内一旦产生气泡，LWCC 的透光率会严重下降，将严重影响实验的进行。本研究工作表明，在LWCC 中发现的气泡以两种方式形成，以气体的形式与测量的液体一起进入LWCC。LWCC 内部的压力低于大气压，随着泵的抽取，溶解在液体中的气体会释放出来产生气泡。研究发现，气泡对LWCC 的透光率影响较大，影响测量结果的有效性；改进除泡装置，通过LWCC 的光变化较小，从而达到优化装置的效果。

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深层页岩高温高压纳米孔中甲烷赋存与流动特性

王睿, 孙成珍, 杨旭

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1200-1204.

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针对深层页岩纳米孔隙中气体输运性质认识不清问题，进行了深层页岩高温高压储层条件下伊利石狭缝中甲烷赋存与流动特性的分子模拟研究，分析了甲烷分子的赋存与扩散性质及流动特性，讨论了温度、压力对甲烷赋存及流动规律的影响。结果表明：伊利石狭缝中甲烷密度非均质分布，壁面附近存在密度峰值；相较于中浅层页岩，深层页岩储层条件下孔隙内可以赋存更多的甲烷分子，扩散能力受到限制；甲烷流量随孔隙压力(5∼80 MPa 范围) 的降低而减小，随温度(60∼120°C 范围) 的降低而升高；压力是流量的主控因素，在降压开采时流量会逐渐减小。

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基于3ω 法的热导率测试技术研究进展

李义壮, 郭怀新, 王瑞泽, 孔月婵, 陈堂胜

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1205-1219.

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热导率是反映材料热性能的重要参数，不管是用于散热还是绝热，对材料热导率的准确测试具有重要意义。本文综述一种适应性强、测试便捷、样品制备简单、测试设备成本低的热导率测试方法—3ω 法，首先介绍了利用3ω 法测试热导率的基本原理；然后给出不同样品测试结构下热传输数学模型的温升解析解，包括半无限大衬底、薄膜结构、多层结构和细线结构样品；介绍了各种改进的3ω 法，包括对薄膜热导率各向异性的测试、可以减少无关因素影响的差分3ω 法、通过热穿透深度等效的方式利用阻抗模型拟合热导率的方法，同时介绍了3ω 测试技术在传感器上的应用；最后，指出3ω 法测试过程中可能的误差来源，以及提升测试精度的方法。本文将有助于研究人员进行热导率测试的研究，对3ω 法的设计与分析提供指导。

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燃机间冷器压缩空气流动换热特性研究

张凯, 成克用, 淮秀兰, 陈俊霖

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1220-1228.

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印刷电路板式换热器具有高效紧凑的特点可应用于燃机间冷器，本文利用数值模拟方法研究压缩空气在不同换热通道中的流动与换热规律，结果表明，不同通道换热性能与压力损失均随着系统进口质量流量的增大而增大；另外，比较了五种不同换热通道的流动传热性能，Z 型通道、对称翼型通道、非对称翼型通道和菱形通道与直通道相比，显著提高了传热性能同时增加了压力损失，并使用场协同原理分析了不同通道强化换热机理。最后对五种通道流动换热性能进行综合分析，非对称翼型通道综合性能最佳。

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槽式太阳能集热管换热特性分析

吴玉庭, 董晓明, 张灿灿

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1229-1243.

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槽式太阳能集热器是槽式太阳能聚光集热器的关键部件之一，对其换热特性分析至关重要。本文分析了集热器内各部分能量转化情况，利用分布参数法建立了集热管的一维稳态、动态参数分布模型，模型计算结果与文献结果吻合较好，分析熔盐及各换热面温度、

耗散率与熵产率、

耗散热阻、散热量与换热量在集热管内部的沿程分布规律，熔盐进口温度、进口流量、日照辐射量等影响因素发生阶跃变化时熔盐出口温度、

耗散率等物理参数的动态响应，以及各影响因素改变对物理参数的影响规律，结果表明：

耗散率与熵产率在一定范围内呈现出相同的变化趋势，熔盐进口温度、熔盐进口流量以及日照辐射量三因素的变化对耗散率与熵产率的影响较为显著。

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新型燃烧器与热声斯特林发电机换热特性研究

靳晴月, 孙浩杰, 罗靖, 余国瑶, 马英, 黄云, 马壮, 罗二仓

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1244-1254.

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本文提出了一种新型的适用于自由活塞斯特林发电机的气体燃烧器结构，并开展了以液化石油气为燃料的燃烧耦合传热过程的三维数值模拟研究。首先分析了额定工况下的燃烧器内部流场、温度场以及热流密度分布特性，其次考察了液化石油气进口流量、喷嘴结构和空气预热温度对流动换热特性的影响规律。结果表明：在液化石油气流率为4.6 L/min、空燃比为29 的额定工况下，发电机高温换热器的吸热量为3.82 kW，占总反应热的54.65%，对流换热与辐射换热占比相当。随着燃料流量和空燃比的增加，发电机高温换热器的吸热量均呈先增加后减小的趋势。计算中还发现，在特定吸热条件下提高空气预热温度使高温换热器的吸热量显著降低，而喷嘴结构则对吸热量影响较小。

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电极间距对电弧通道演化及粒子分散的影响

张达, 石嵩, 毕岚森, 丁瑞鑫, 何燕

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1255-1260.

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本文通过建立电极–电弧通道–粒子团簇传热及粒子分散耦合模型，探究了电极间距对电弧通道演化及粒子分散的影响。结果表明，电弧形成时间与电极间距基本呈现线性关系，电极间距越大，电弧形成所需的时间越长。电极间距影响电弧形貌及温度，电极间距为1 mm 时，电弧呈现出扁平状的形貌，随着电极间距增大，电弧形貌逐渐转变为圆柱状；电弧中心轴向温度随电极间距的增大而升高，而电弧作用下的粒子团簇表面中心沿径向的温度在电极间距为3 mm 时表现出相对较低且随电弧演化更稳定的状态。通过捕捉电弧作用下的粒子分散轨迹可以看出，当电极间距为1 mm 时分散更为均匀。本研究对于实现电弧分散过程的优化具有一定的指导作用。

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间隙自然对流对单点接触热阻的影响研究

秦佳佳, 王安良

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1261-1269.

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本文数值模拟了受间隙介质自然对流作用下热流管模型的传热特性，采用一般计算方法和界面热阻网络模型计算扩散(或收缩) 热阻，研究了尺寸、物性参数和边界条件对单点接触热阻的影响规律；进一步分析了半径比、高径比和气固导热系数比，三种无量纲因子对单点接触热阻的影响。结果表明：间隙存在气体介质时，在自然对流作用下单点接触热阻随半径比的变化规律与真空条件下变化趋势相似；因间隙介质传导和对流使得单点接触热阻小于相同工况的真空值，且半径比越小，介质漏热的影响越明显；当半径比为0.2 时，对流作用下的无量纲扩散热阻值与真空环境下比较，相对减小超过15%。对一般工程条件，改变热流密度、热源温度和冷却温度，模拟的无量纲扩散热阻值的变化不超过3%，验证了模型的鲁棒性。通过非线性拟合出无量纲扩散热阻受三种无量纲因子影响的公式，对实际工程具有应用价值。

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多孔肋细小通道热沉中流动沸腾流型实验研究

高武焕, 付铠, 徐向华, 梁新刚

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1270-1277.

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本文实验研究了R134a 在不同长度泡沫铜肋细小通道热沉中流动沸腾的流型变化规律。将实验观察到的流型整理为泡状流、弹状流、搅拌流、液丝环状流和环状流的组合。发现在长实验段实验中，热流密度对流型分界干度的影响和实体肋通道中的情况相反，流量越大越容易形成纯泡状流和环状流；在短实验段实验中，流型的交替现象更加复杂，存在搅拌流的干度范围更大，环状流气核中的液滴更多。

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微纳米结构分级强化开放型微通道流动沸腾实验研究

银了飞, 张坷昕, 杨钟琳, 秦天均, 马骁婧

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1278-1287.

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开放型微通道具有促进气液分离、稳定两相流动并提升流动沸腾换热性能的优点，然而随着电子器件热管理要求的不断提高，进一步提升开放型微通道流动沸腾换热能力成为研究热点。本文以低表面张力流体SF-33 为实验工质，对比研究了光滑表面开放型微通道(SSOMC) 与分级强化结构开放型微通道(MEOMC) 中的流动沸腾特性，利用高速相机观察两个开放型微通道中的气泡行为及流型转换差异，并分析分级强化结构影响流动沸腾换热机理。结果表明，在高热流密度下SSOMC 中出现段塞–分层流，而在MEOMC 中观察到一种命名为段塞–爆破弥散流的新流型。分级强化结构能够显著提升开放型微通道的流动沸腾换热性能，并且在过冷流动沸腾时提升换热性能效果更佳明显。另一方面，由于分级强化结构较强的毛细芯吸能力，导致MEOMC 中的两相压降始终低于SSOMC。

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复合储热型蒸发体的蒸发性能研究

段慧玲, 王一丁, 付小强

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1288-1293.

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为了弥补太阳能的间歇性在光热蒸发过程中的不足，本文制备了一种储热型蒸发体，采用石蜡泡沫金属作为复合相变储热材料。阐明了在吸热和放热阶段，石蜡泡沫金属复合相变材料内部的传热规律。储热单元的存在，使蒸发体在无光照条件下的蒸发性能提升了63.83%。石蜡泡沫金属组成的复合相变材料的相变时间缩短50% 以上，内部的温度分布更加均匀，可以提高蒸发体在无光照条件下的蒸发性能。分析了金属泡沫的填充率和布置方式对传热性能及蒸发性能的影响。在50% 填充率时，泡沫金属井字型布置的蒸发性能最优。本文制备的复合储热型蒸发体为一体式结构，结构简单，可弥补太阳能稳定性不足的问题，为太阳能驱动的水分蒸发的持续稳定进行提供了条件。

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基于多波段融合网络的相关k 分布预测模型

汪迁文, 吴嘉雯, 张彪, 许传龙, 李健

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1294-1300.

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提出了一种多波段融合神经网络模型用于分波段式地预测CO、CO₂和水蒸气混合气的气体辐射特性。该模型可以将目标波段拆分成若干个连续的子波段，将在每个子波段上训练得到的单张网络融合成一个紧凑的大模型，从而实现所有子波段上混合气的吸收系数相关k 分布的灵活快速预测。结果表明，此模型在测试集上的最大对称平均绝对百分误差(Symmetric Mean Absolute Percentage Error，SMAPE) 小于1.83%，在40 个连续且步为0.1 μm 的子波长段上的预测用时约为1.3 s。

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悬索桥主缆内除湿过程流动传质特性研究

何琛, 徐阳, 尹航, 郑章靖

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1301-1309.

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主动除湿技术可以有效解决悬索桥主缆内部的钢丝腐蚀问题。当采用数值模拟方法研究主缆除湿过程时，由于主缆内钢丝数量众多，钢丝实体结构难以画出，本文提出了多孔介质流动–传质模型。考虑了松散态与紧束态两种不同的堆积状态，并考虑液态水与水蒸气之间的相转换，分析了主缆内是否含有液态水以及流速对除湿过程的影响。结果表明：主缆截面速度分布呈现出非均匀现象，松散区的平均速度与紧束区平均速度相差64.8%。当考虑主缆内存在液态水时，所用模型更好地还原了除湿过程，与未添加液态水模型相比，两者除湿时间相差95.82%。另外，除湿时间随着湿空气流速的增大而减少，主缆内空气流速为0.139 m·s⁻¹ 比0.125 m·s⁻¹ 除湿完成时间缩短32.5%，阻力增加47.45%。

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多分支柔性脉动热管实验研究

康占肖, 范金土

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1310-1315.

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柔性热管在人体热管理和柔性电子器件冷却等领域具有广阔的应用前景，然而现有柔性热管的柔性有限且传热性能无法满足实际需求。本研究根据脉动热管的工作原理，利用丙酮为工质，采用聚四氟乙烯毛细管制作了具有多个传热分支的柔性热管。其每个传热分支都能单独弯折，表现出良好的柔性。同时，该热管还具有优异的传热性能，其等效导热系数高达4333 W·m⁻¹·K⁻¹。因此，该热管有助于推动热管理服装、柔性电子产品散热及低品位热能利用等领域的发展。

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考虑细胞微结构的球形微藻辐射特性预测

李兴灿, 吕金源, 刘坐东, 徐志明

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1316-1322.

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建立了非均质球形微藻模型，首次采用微藻成分的光学常数表征微藻细胞微结构的光学常数，采用多球T 矩阵法计算了非均质模型的辐射特性。测量了小球藻的辐射特性来验证理论计算。与基于等效介质理论的均质球模型相比，考虑了内部微结构的非均质模型的计算精度在400∼750 nm 光谱范围提高了16%，并且散射相函数更接近实验结果。此外，依据微藻成分确定模型微结构的光学常数时，辐射特性理论计算的精度远高于选用固定值作为光学常数的微藻模型。

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外场调控混合纳米相变材料传热储热实验研究

李和鑫, 江秋怡, 庄依杰

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1323-1328.

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针对磁场调控相变过程系统循环性能降低的问题，本文通过红外热像仪与能谱分析(EDS) 研究了超声空化效应、声流效应与磁场效应耦合作用对磁性(Fe₃O₄) 与非磁性(Al₂O₃) 混合纳米相变储热系统性能的影响。结果表明：空化效应与声流效应强化传热过程，随着超声功率的增加，效果越明显，超声功率为48 W 时，熔化时间减少74%，储热效率提升1.91 倍；磁场促进混合纳米增强相变材料前、中期的熔化，但抑制固相收缩阶段；16 W 超声场与磁场耦合效应会较大影响传热机制，与施加16 W 超声场相比传热性能变化较小，其熔化时间减少52%，储热效率提升1.72 倍。

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基于DFT 和GCMC 方法的MgCl₂ 水合盐储热材料吸水特性的数值模拟

钱增辉, 朱传勇, 段欣悦, 姜枭, 巩亮

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1329-1336.

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MgCl₂ 水合盐被视为最具前景的中低温储热材料之一。研究MgCl₂ 水合盐储热材料微尺度下孔隙内的水分子吸附规律，揭示内在传质机理，对高效热化学储热系统的设计具有重要价值。本文基于DFT 方法，研究了水分子在MgCl₂ 晶体表面吸附稳定后的分子几何构型，揭示了其可能的吸附位点。研究结果表明：水分子的吸附破坏了MgCl₂ 表面晶体规则的原子排列，这可能为后续进一步吸附和潮解创造了条件。此外，基于GCMC 方法，研究了不同温度下，不同尺寸MgCl₂ 孔隙内水分子的吸附等温曲线和水分子浓度分布，结果表明：温度和孔隙尺寸对MgCl₂的吸水性有着明显的影响，当温度大于473 K 时，孔隙的大小不再影响其吸水性能。

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泡沫金属结构对填充泡沫金属的小间隙通道内流动沸腾特性的影响

朱禹, 周瑞东, 刘运佳, MUBARAK SALISU, 王世学

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1337-1342.

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实验研究了去离子水工质在较宽热流密度范围下在填充泡沫金属的水平微小间隙通道内的流动沸腾特性。泡沫金属的材料是铜，孔密度为20 和40 PPI，孔隙率为0.95，间隙高度为0.5、1 和2 mm。水的质流密度为200∼400 kg·m⁻²·s⁻¹，热流密度最高300 W·cm⁻²。实验结果表明：在低热流密度下，填充泡沫金属明显增强传热。在高热流密度下，泡沫金属增强传热的效果减弱；泡沫金属延迟了核态沸腾起始点所需要的热流密度；填充泡沫金属通道和平面通道传热系数随质流密度的增大呈现出相同的趋势。填充泡沫金属通道高度对传热系数有影响：低热流密度下，填充泡沫金属的通道和平面通道的传热系数都随着通道高度的减小而增大，在高热流密度下，填充泡沫金属通道的传热系数随通道高度的增大而增大。

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带有球状阻挡的新流道结构对SOFC 性能影响研究

赵薇薇, 贺振宗, 毛军逵, 梁凤丽, 王在兴, 付尧

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1343-1346.

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为了改善固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC) 的性能，本文提出了一种具有球状结构的新型流道，并与传统结构进行了对比。结果表明，与基本直流道相比，带有挡板流道的SOFC 和带有球状结构的SOFC 电流密度分别增加了6.42% 和7.14%，总压降分别增加了3.63 倍和2.15 倍。由此可知，具有球状结构的新型流道具有更好的综合性能优势。

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外电场强化热再生氨电池传质及产电性能

安一超, 石雨, 李楠, 张亮, 李俊, 付乾, 朱恂, 廖强

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1347-1354.

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本文通过外电场来强化物质传输和提升热再生电池性能，研究了不同电场方向和强度对电池性能及效率的影响。结果表明，施加负电场(由阴极指向阳极的电场) 强化了阴极反应物和阳极产物的传输，电池性能提升了20.8%。提升电场强度后发现电池的最大功率、产电电量及能量密度和热效率不断下降，这主要是由于进一步增加电场强度对阴极反应物和阳极产物的传输强化提升有限，但对阴离子跨膜传输的抑制作用增强，导致电池欧姆内阻增大。

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连续外热式低阶煤热解–干熄焦反应实验研究

罗元培, 张盛平, 任文君, 代飞, 隋军

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1355-1367.

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本文开发了一种外热式低阶煤热解–干熄焦一体化的移动床反应器，并重点考察了反应器中不同热解温度(650∼900°C)、煤炭粒径(1∼10 mm，10∼20 mm，20∼30 mm)、煤炭种类(鄂尔多斯及榆林煤) 等关键因素对煤炭热解性能的影响规律。研究表明，提升热解温度能有效提高反应器的传热速率，并易促进焦油的二次反应，获得更多的富氢热解气；粒径10∼20 mm 的煤炭具有较优的传热性能，该粒径的煤炭能更快地进行热解反应；鄂尔多斯低阶煤的传热和热解性能更优异，热解后并无结焦性，更适用于移动床反应器。在上述优化的条件下，开展了连续10 h 的煤炭热解–干熄焦移动床实验，研究表明热解性能基本与固定床相吻合，且连续热解产物具有优异的稳定性，验证了低阶煤热解–干熄焦移动床装置的可行性。

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SrTiO₃ 对铜矿石氧载体化学链催化燃烧性能的影响

张雪, 刘先宇, 邹广生, 郑朝和, 马琎晨, 赵海波

工程热物理学报. 2025, 46(4): 1368-1377.

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化学链催化燃烧是一种联合氧载体和催化剂实现低成本、高效率、低排放的燃烧技术。本文以铜矿石和负载SrTiO₃ 催化剂铜矿石为氧载体，以CH₄ 和平顶山煤为燃料，在流化床反应器中进行化学链催化燃烧实验，研究了不同工况下的反应性能。结果表明，负载SrTiO₃ 催化剂铜矿石氧载体在CH₄和平顶山煤的化学链催化燃烧过程中表现出更高的反应活性和抗积碳能力，能够有效提高CH₄ 和平顶山煤的转化率和CO₂ 选择性，同时具有良好的循环稳定性。本文的工作为利用铜矿石作为氧载体实现低成本、高效率、低排放的化学链催化燃烧提供了一种新思路和方法。

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