通过化学链方法使用氧载体中的晶格氧进行甲烷的部分氧化反应制合成气，可以实现高的产物选择性。本文采用溶胶凝胶法制备了氧载体La_1−xSr_xFe_0.8Al_0.2O₃ 用于甲烷化学链干重整反应，使用热重和固定床反应器对不同比例Sr 掺杂氧载体的反应性能进行测试。实验结果表明La_1−xSr_xFe_0.8Al_0.2O₃ 中x=0.4 的氧载体氧容量高达1.88 mmol·g⁻¹，反应性能优异，同时积碳量较少。进一步对氧载体La_0.6Sr_0.4Fe_0.8Al_0.2O₃ 进行了20 次循环稳定性测试，发现氧载体保持优异的氧化还原性能，实现了61.2% 的甲烷转化率，97.1% 的CO 选择性，1.81 的H₂/CO。氧载体的表征结果显示，反应前后氧载体的微观形貌以及晶相结构均未发生改变。本文的结果表明La_0.6Sr_0.4Fe_0.8Al_0.2O₃ 是适用于甲烷化学链干重整反应的高性能氧载体。

卡诺电池(CB) 是可同时实现储电和余热回收利用的新兴储电技术。当前耦合余热卡诺电池(TI-CB) 仅在充电环节利用余热，余热利用不充分。本文提出一种全时段耦合余热的卡诺电池系统(DTI-CB)，通过将余热与有机朗肯循环(ORC) 耦合，实现余热与卡诺电池全时段高效集成，并对其热–经济性能进行评估。相比TI-CB 系统，DTI-CB 最高可提高95.67% 的发电能力和降低30.90% 的平准化度电成本；相比ORC 发电和CB 独立系统，DTI-CB 在高负荷条件下具有更高的热经济性优势。

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。

共底贮箱是低温推进剂贮箱的理想形式之一，其两侧低温推进剂的无损贮存是亟待解决的关键技术。本文结合已搭建的液氧/液甲烷零蒸发共底贮存实验装置，建立了零蒸发共底贮存系统冷屏仿真模型。针对非稳态流动传热过程中温度的位变与时变特性，提出了温度离散系数，其相比不均匀系数更适用于评价非稳态流动传热过程中冷屏的热均匀特性。结果表明，采用蛇形盘管的冷屏在非稳态过程中具有良好的热均匀性，冷屏最大温度离散系数为3.85%。

将直接空气碳捕集(Direct air carbon capture, DAC) 与可再生综合能源系统(Integrated energy system, IES) 结合，是实现区域碳中和的有效途径。合理的配置方法是系统稳定、灵活、经济与零碳的前提。常规配置方法无法反映DAC 吸附、解吸的动态CO₂ 传质特性以及能耗特征差异，导致非最优或不可行的配置方案。为此，本文构建了面向配置的DAC 模型以反映其动态运行特性，在此基础上以包含投资成本、运维成本、可再生能源削减惩罚以及负碳排环境效益的年总成本为目标函数，建立DAC-IES 配置模型，获得各设备的最佳容量与协同运行策略，揭示间歇波动供能背景下DAC 的灵活运行机制。案例分析验证了所提出的配置方法的有效性与优越性。结果同时表明，DAC 系统灵活运行能够实现与可再生能源更好地协调与更经济地碳捕集。

热泵供暖技术能够有效减少燃煤取暖产生的能源消耗和环境污染，但目前常用的热泵供暖系统的低温适应性较差，难以满足寒冷地区的供暖需求。考虑到斯特林热泵技术具有十分广泛的可用温区，本文研制了一台电驱动自由活塞斯特林空气源热泵，旨在考察其在不同气候条件下的供热性能。实验结果表明，在普通、寒冷和极寒地区供暖工况下，电驱动自由活塞斯特林热泵的整机制热性能系数分别达到了2.31、1.97 和1.78。随泵热温差增大，斯特林热泵的相对卡诺效率逐渐升高，其在大泵热温差下优势更加明显。

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。

西北地区拥有丰富的风光资源，近年来基于风光的新能源发电系统发展迅猛。然而由于生产力、人口等因素，西北地区的电力负荷低，加之新能源的随机、不稳定等特点，弃风弃光现象严重，有研究表明可以通过新能源发电耦合氢储能技术来解决问题。基于风光联合发电耦合电解槽制氢系统的概念和结构，以风光氢能源系统的制氢速率为研究目标，在MATLAB/Simulink系统下建立了包括风力发电系统、光伏发电系统以及电解槽的混合架构模型，通过此模型探明在西北地区自然环境下的氢气产出特性及规律。

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。

建立卡琳娜–有机朗肯联合循环模型，以联合循环热效率为优化目标，以部件结构参数为优化变量，在换热器总传热面积一定的条件下，结合构形理论和有限时间热力学, 对其进行构形热力学优化。在相同条件下比较联合循环与单一卡琳娜循环和单一有机朗肯循环的最优性能。结果表明：与初始设计点相比，优化后的联合循环热效率提高了40.83%。与卡琳娜循环和有机朗肯循环相比，联合循环的净输出功率分别提高了49.89% 和66.82%，而联合循环的热效率分别提高了57.76% 和降低了4.69%。所得优化结果可为低温余热资源利用系统的优化设计提供参考。

建立了由MgH₂ 和Mg(OH)₂ 组成的绝热储氢反应器二维轴对称数学模型，提出了夹层式反应器结构并与传统套筒式反应器进行对比，研究了氢气压力及Mg(OH)₂ 导热系数对夹层式反应器储氢蓄热性能的影响。结果表明，夹层式反应器与传统套筒式反应器相比具有更大传热面积和更小传热热阻，从而具有更快的传热和储氢速率。增加氢气压力，可以强化储氢材料与储热材料之间的传热，加快储氢储热速率。此外，提高Mg(OH)₂ 导热系数是进一步提高夹层式MgH₂-Mg(OH)₂ 反应器性能的关键。

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。

作为㶲的衍生概念，能质和能量品位的应用近四十年来在热科学领域的实践中取得了巨大的成功，然而其概念和计算并未得到全面的厘定，相关应用的总结和归纳在文献数据库中也十分鲜见。本文基于文献调研，首先对能质和能量品位的概念历史发展进行了梳理，后对其概念计算方法及相关基准问题进行了说明，最后对该概念衍生的分析方法及其应用进行了介绍。另外，本文还对热力学语境下的能势概念进行了初步的整理。本文清晰展现了能质、品位和能势领域研究的历史和进展，有助于对相关概念的厘定和思考。

为获得超临界二氧化碳动力系统最优设计参数，本文建立了热力分析模型和主要设备模型，开展热管式反应堆为热源、简单回热架构的超临界二氧化碳发电装置系统参数性能分析和多目标参数优化设计。形成1 MW(e) 输出功率的发电装置系统参数最优解集，并开展系统敏感性分析。研究结果表明提升系统参数可达到提升系统循环效率的目的，但同时也增加了设备尺寸规模，对提升紧凑性不利，各主要热力参数对系统效率和体积的敏感性相差较大。最终优化解的选择可从本文最优解集中，按可布置空间大小选取，从而获得兼顾效率和紧凑性的最优设计参数。

建立了地热有机朗肯循环(ORC) 系统热力学和经济性模型，以最大净输出功率为目标，优化了典型氢氟烯烃(HFOs)工质R1224yd(Z)、R1233zd(E)、R1336mzz(Z) 的蒸发和冷凝温度，分析了热经济性，并与传统工质R601、R601a、R245fa 进行了比较。结果表明，最佳工况下，R1224yd(Z) 与R245fa 的蒸发和冷凝参数接近；地热水进口温度低于130°C 时，R1336mzz(Z)净输出功率最大，相比R1233zd(E) 提高1.47%∼1.89%，但是，总换热器面积增幅超过17%；地热水进口温度高于130°C 时，R245fa 的净输出功率最大，发电成本比R1336mzz(Z) 下降15.5%∼16.8%。

构建高效制冷循环是发展高效制冷系统、实现制冷行业节能减排的核心内容。传统制冷循环构建往往基于专家经验，构建的制冷循环性能因人而异，且难以获取全局最优结构。基于图论和换热器分离的方法，本文提出了含引射器的制冷循环自动构建方法，确定了引射器结构和引射式循环构型的数学化描述，建立了引射式循环的构建算法，并应用所提方法构建了适用于冷冻温区的引射式两相回热循环。结果表明：相比于经典的引射器回收膨胀功循环，能效比提升23%。

本文提出了一种基于折平板聚光器和水基Ag/CoSO₄ 纳米流体分频器的新型聚光光伏/光热(CPVT) 系统。制备了水基Ag/CoSO₄ 纳米流体并进行了测试。结果表明，全光谱范围内选定的水基Ag/CoSO₄ 纳米流体的透射率和吸收率分别为57.7% 和42.3%。对CPVT 系统的光学分析结果表明，CPVT 系统的光学效率约为96.34%。对CPVT 系统进行的热力学性能分析结果表明，光伏组件的光电转换效率和CPVT 系统的总光伏效率分别为28.9% 和16.7%，CPVT 系统的热效率和㶲效率分别为40.9% 和22.3%。当入口纳米流体流速从0.004 m/s 增至0.008 m/s，CPVT 系统㶲效率从24% 减小至21%；随着入口纳米流体温度从278 K 升高到298 K，CPVT 系统的㶲效率从22% 增加到23.2%。

准确获取高温燃气的热学性质是开展火箭发动机喷管数值仿真的基础。由于采用实验方法获取高温下气体热导率极其困难，基于理论计算手段预测高温下气体热导率成为更好的选择。本研究中，使用考虑高温电子激发态的Istomin 修正计算了H₂、CO 以及N₂ 气体在300∼4000 K 温度范围内的热导率。结合Wassiljewa 方程构建了高温下多组分混合气体导热性质理论预测模型，预测了两种燃烧气体在300∼4000 K 温度范围的混合气体热导率，为喷管精细化仿真提供燃气热学性质参考数据。

建立了一类在均匀产热的圆柱发热体中嵌入圆截面等温液冷通道的热源–热沉集成模型，基于构形理论，给定圆柱发热体截面积和通道截面积占比为约束条件，以液冷通道数及其半径为设计变量，研究了液冷通道分布对集成模型散热能力的影响，获得了不同液冷通道截面积占比下的最优构形。当通道截面积占比和通道数给定时，均存在最优的圆心距使得热源–热沉整体的散热性能最优，但对应两个指标的最优圆心距不同。给定通道截面积占比时，无量纲最高温度和无量纲当量热阻均随通道数的增加而降低；给定通道数时，无量纲最高温度和无量纲当量热阻均随通道截面积占比的增加而降低。本文所得研究结果可对圆柱器件高效冷却的热设计提供理论指导。

军事目标的红外辐射特征取决于红外大气窗口的发射率和目标温度水平。传统红外隐身涂层在全红外波段保持低发射率但并不能通过非大气窗口辐射散热。本文利用深度神经网络设计出一组由锗、铂、硅顺次排列，可用于兼容辐射散热的红外隐身多层薄膜结构。分析表明：该结构在3∼5 μm 和8∼14 μm 的红外大气窗口探测波段中具有0.20 和0.23 的低平均发射率，而在5∼8 μm 的非大气窗口波段中具有0.87 的高平均发射率，可兼容辐射散热，并且该兼容性对偏振和方向不敏感。该薄膜结构光谱选择性的微观机理可归因于锗层的选择性透过、铂–硅–钛合金形成的Fabry-Perot 共振，以及铂层和钛合金基底的本征吸收。

统计和分析了2023 年度国家自然科学基金委员会工程热物理与能源利用学科(E06) 自然科学基金的申请、受理、评审和资助情况。介绍了2023 年度学科面向加强“双碳” 目标在能源和动力领域开展的战略研究与立项工作。介绍了学科2023年度亮点资助成果和2024 年度工作展望。

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。

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。

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。

质子交换膜燃料电池广泛应用于电动汽车领域，流场设计对于电池性能具有重要影响，本文通过三维多相多物理场数值模拟，研究了三种不同流场对电池内部气体分布、温度分布以及除水性能等的影响。结果表明，开槽的流场设计能够显著强化肋下的横向传质，相比平行流场，其气体、温度、电流密度、液态水分布的均匀性有明显改善，性能有所提升。

作为一种典型的大气污染物，VOCs 对大气环境及人体健康危害极大。VOCs 的高效清洁脱除是我国生态环境保护的重大需求，也是国家十四五规划的重要内容。本文基于我国经济发展的现状，总结了国内VOCs 的来源特征，国家、地方及行业的排放标准，分析了回收法和销毁法两大类VOCs 脱除技术的发展现状，提出了多方法结合的技术特征，并预测了未来VOCs脱除技术的优势发展方向。

本文研制了一套用于低温比定压热容(c_p) 测量的流动量热计，该量热计由恒温浴系统、流动系统、量热池和数据采集系统四部分组成，可实现115 ∼ 340 K 温度范围内的比定压热容测量，压力可达8 MPa。温度T、压力p 及比定压热容c_p 测量不确定度分别为11 mK，0.02 MPa 及0.9%。基于该量热计实测了45 个丙烷、30 个异丁烷、5 个乙烷及5 个乙烷+ 丙烷二元混合物的低温液相比定压热容数据，实测数据与高精度亥姆霍兹状态方程的计算值和呈现了较好的一致性，丙烷、异丁烷、乙烷及乙烷+ 丙烷的平均绝对相对偏差分别为0.26%、0.32%、0.31% 及0.38%，验证了该装置的可靠性。

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。

气固流化床在化工、冶金及制药等领域得到了广泛的研究与应用。对流化床内气固两相流的动力学行为进行深入研究有利于流化床设备的设计和性能优化。本文利用深度学习技术构建了数据驱动的全三维深度时空序列模型，对流化床内气固两相流三维空间和时间维度的复杂动力学行为进行学习，并实现了对未知来流速度条件下流化床内气相和颗粒相速度场的合理预测。测试结果表明，该全三维智能模型的预测结果与CFD 计算结果高度一致，具有较好的泛化能力；此外，该模型比传统的数值仿真速度快数百倍，可以用于流场的快速预测，以缓解数值仿真耗时问题。

布雷顿循环具有高效、紧凑的特点，适合作为核反应堆热电转换系统。本文基于EBSILON 软件建立了简单循环、简单回热循环、再热回热循环和间冷回热循环四种开式布雷顿循环构型的系统仿真模型，对循环关键参数进行热力学分析，以循环效率、功率密度为性能指标进行了循环参数优化，并与闭式布雷顿循环进行了对比分析。结果表明，四种开式循环构型中再热回热循环效率最高，可达25.44%；简单回热循环功率密度最高，可达171.13 kW·m⁻³；将开式循环改进为空冷闭式空气布雷顿循环，最高循环效率提高12.56 个百分点，最高功率密度增加11.87 kW·m⁻³。

本文研究了在太阳辐照强度和环境温度动态变化条件下，基于水合盐复合吸附剂的多孔蓄热墙用于太阳能直接储存转化过程的传热性能。结果表明，在有辐照的充热阶段，多孔蓄热层和流道空气出口温度先升高后降低，最大值出现在14:30 时，分别约为67.5°C 和47.9°C。20:00 之前出口温度高于30°C，此时脱附转化率为0.82。释热阶段温度先增长后趋于平稳，次日09:00 时的吸附转化率约0.75，稳定期的出口温度约39.7°C，该吸附剂蓄热层能够充分利用太阳热能实现更长时间的供热。

回收低温质子交换膜燃料电池运行过程中产生的约70^◦C 低品位废热实现高效制冷是提高冷电联供系统总效率的关键。本文研制并搭建了吸附制冷与固体除湿空调复合系统实验平台，利用燃料电池余热驱动实现高效制冷除湿。实验结果表明，复合系统能有效被70^◦C 低品位余热驱动。提高入口空气的温度或相对湿度能有效提升系统性能，制冷量和COP 分别达3.95 kW和0.539。经计算，采用该复合系统回收利用燃料电池产生的70^◦C 低品位余热能大幅提高系统总效率，可达67.3%。

环保工质R1234ze(E) 和R600a 作为潜在的理想替代工质，其在工程实践中的应用离不开准确的传热数据支撑。本文在已有的R1234ze(E) 和R600a 实验数据的基础上，通过反向传播(BP) 人工神经网络模型分别发展了传热系数预测模型，其预测效果优于文献中的经典传热模型。同时为拓展模型的预测能力，本文还基于R1234ze(E) 和R600a 发展了一个更为通用的BP 传热预测模型，对R1234ze(E) 的预测结果的ARD 为4.08%，AARD 为8.46%，λ10% 为70.2%，对R600a 的预测结果的ARD 为−3.59%，AARD 为6.98%，λ10% 为76.4%，对于6 篇文献数据的预测结果的ARD 范围为−17.9%~26.8%，AARD 不超过27.6%，λ30% 不低于60.0%，由此可见该模型具有一定的预测精度和普适性。

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。

本文研究了富氢燃料气受拉伸湍流火焰微元的高温区结构特性，并利用激光层析成像实验技术(Laser Tomographic Visualization, LTV)，结合数值模拟方法，定量刻画了层流和湍流拉伸熄灭过程中高温区结构变化的现象。结果表明：不同出口流速下的火焰高温区厚度随着当量比增大而增大，出口流速增大，火焰受到拉伸作用增强，高温区厚度减小。层流火焰面相对而言更稳定，因此高温区的上下边界所在的位置和形状也相对变化小，湍流涡团则会破坏高温区结构，使得火焰高温边界出现剧烈波动和褶皱。湍流强度的增加使得火焰高温区厚度也增厚，对比强湍流条件下火焰高温区边界的变化规律以及喷嘴出口处的能谱分析结果，结果表明火焰进入了薄反应区(Thin Reaction Zone, TRZ) 燃烧模式。

本文对锂离子电池外部短路时的电热特性及其失效机理进行了分析，并针对未发生热失控的电池在后续使用中的性能表现以及其内部潜在的热失控风险进行了探究。结果表明，外部短路时电池的温度和电压变化与内阻有关，且内阻随着SOC 和短路电流而变化。进一步外部短路电池伴随着电解液蒸发、锂金属沉积、电极颗粒破裂、隔膜闭孔等现象，影响着内部Li⁺ 传输过程。对未发生热失控的电池进行了循环测试，电池容量在循环中得到恢复，极化内阻降低至初始水平，但欧姆内阻高于初始值。并且通过二次短路分析了此类电池内部潜在的热失控风险。

为了探究浮升力效应对超临界水传热性能的影响，本文建立了一个预测垂直上升光管内超临界水传热的3-D 数值模型。利用该数值模型预测了系统压力为25 MPa，质量流速为600∼800 kg·m⁻²·s⁻¹，内壁热负荷为400∼500 kW·m⁻² 条件下超临界水的传热。分析了热负荷和质量流速对浮升力效应的影响，同时分析了浮升力效应对传热性能的影响规律。结果表明，当质量流速为800 kg·m⁻²·s⁻¹ 时，浮升力效应导致了局部传热恶化，传热恶化发生后，传热系数迅速回升；而质量流速为600 kg·m⁻²·s⁻¹ 时，浮升力效应对传热性能的影响与热负荷有关。当质量流速为600 kg·m⁻²·s⁻¹，热负荷为400 kW·m⁻² 时，超临界水传热表现为传热强化；当质量流速为600 kg·m⁻²·s⁻¹，热负荷为500 kW·m⁻² 时，浮升力效应导致了局部传热恶化，传热恶化发生后，传热系数没有回升。

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。

为了使电站锅炉动态建模与仿真在灵活性改造、延寿改造与控制策略优化等方面展现出更好的应用潜力，本文系统且深入地综述了当前燃煤电站锅炉动态建模与仿真领域的研究进展。首先分析了电站锅炉动态建模方法与仿真工具；随后详细论述了锅炉汽水系统、燃烧系统与制粉系统动态仿真模型的研究进展，并对各子系统不同建模方法的优缺点进行讨论；接着重点梳理了燃煤电站锅炉灵活性方面的应用现状，包括低负荷工况建模仿真、启动过程优化、剩余寿命预测和“煤电+” 耦合发电系统仿真；最后从国产化软件、建模方法、模型精细化、系统耦合与模型验证等方面，对燃煤电站锅炉动态建模与仿真的未来发展趋势进行了展望，为后续研究提供参考。