工程热物理学报最新期刊目录
高负荷亚音三级压气机设计转速试验与数值研究————作者：任晓栋;李晓晔;王啸宸;顾春伟;陈江;
摘要：亚音级是高负荷多级轴流压气机的重要组成部分，是决定多级轴流压气机性能优劣的主导因素之一。为满足先进燃气轮机压气机的发展需求，本文开展典型高负荷亚音压气机的试验与数值研究。基于工业燃气轮机轴流压气机中间级特点完成了三级压气机设计并进行试验测试，获得了不同转速下的压气机特性曲线，达到了设计指标。在此基础上开展数值模拟研究，对压气机气动性能和流动进行分析，重点分析了叶顶泄漏流动，分析表明，第三级动静叶中...
侧向襟翼不同运动模式对扑翼获能特性的影响————作者：田晨晔;刘小民;
摘要：扑翼作为一种新型流体能量采集装置，具有环境影响小、低流速条件适应性高等特点。为提升扑翼获能效率，本研究设计了一种针对扑翼结构的可动侧向襟翼。首先基于数值模拟结果，对比分析了无襟翼、带可动侧向襟翼和固定侧向襟翼的扑翼获能特性，揭示了可动侧向襟翼提升扑翼获能效率η的物理机制。然后针对可动侧向襟翼给出了三种运动模式，在不同缩减频率f*下研究了采用不同运动模式的可动侧向襟翼对扑翼获能性能的影响。结果表明，...
太阳能辅助海洋温差能氨水吸收制冷特性研究————作者：张艳梅;万玥汝;张程宾;
摘要：本文提出太阳能辅助的海洋温差能氨水吸收式制冷系统。在介绍制冷系统模块与工作原理后，建立系统仿真模型并进行了模型验证。基于该模型仿真研究了太阳能辅助海洋温差能氨水吸收式制冷系统的热经济性能，并与无太阳能辅助工况对比，分析了发生温度和一级精馏温度对该系统制冷系数和?效率的影响。研究结果表明，通过太阳能辅助可获得比单一海洋温差能驱动的氨水吸收式制冷多11.6倍的制冷量，且制冷循环的热力完善度达43.3%...
天然气水合物降压分解特性与预测模型研究————作者：杨明军;李静;郑嘉男;宋永臣;
摘要：开发天然气水合物是海洋能源发展的必由之路，但当前水合物降压开采研究尚未形成系统完善的理论体系，以致大规模商业开采的理论验证工作缺少关键的理论模型依据。本研究通过实验研究理清了天然气水合物的降压开采特性，结合多孔介质内水合物赋存分布实际建立水合物分解颗粒数决定分解速度的假说，在此基础上构建了水合物偏正态分解气量模型，进而提出完整的水合物降压开采非平衡热动力学计算方法，实现了水合物降压分解全过程温度、...
基于多物理场的线性菲涅尔集热子系统建模————作者：路小娟;芮宇;孔令刚;范多进;
摘要：在太阳能热发电领域中，传统的线性菲涅尔集热子系统的控制模型由于没有考虑工作环境的复杂性，导致集热控制子系统自适应性差且控制精度较低。为了提高线性菲涅尔热发电系统的发电效率，根据我国西部环境复杂度考虑多因素并根据其参数的时变特性建立集热系统的多模型。以目前线性菲涅尔集热子系统普遍采用的真空集热管作为研究对象，利用COMSOL Multiphysics软件，考虑入口温度、法向直射辐照度、熔盐流速及风速...
液体透平环形壳体旋涡结构及损失分析————作者：李弘扬;马娅南;张雪辉;陈海生;李文;左志涛;张磊;
摘要：液体透平是超临界压缩空气储能系统重要节能装置，可取代节流阀，降低工质温度，提升系统液化率，显著提升储能系统性能。本文基于液体透平实验结果，利用数值模拟方法分析了液体透平环形壳体内部旋涡结构特征及损失分布规律。研究结果表明，环形壳体虽然具有加工和装配简便性，但造成了约6%的流动损失，而且其内部复杂旋涡流动显著干扰下游喷嘴和动叶流动均匀性，并影响动叶叶片输出功率的稳定性。本文研究成果将对高性能液体透平...
风扇/压气机进口可变弯度导叶特性模型研究————作者：杨楠山;费腾;季路成;周玲;
摘要：在风扇/压气机通流设计过程当中，叶栅经验模型是其核心支撑。为得到二维进口可变弯度导叶叶栅的损失及落后角模型，基于NACA 65-010叶型的厚度分布生成了一系列具有不同几何参数的平面导叶叶栅，并在来流马赫数为0.4工况下对叶栅进行系统地数值仿真计算。基于该数值结果，考虑稠度、最大相对厚度和后叶弯角等叶栅参数的影响，首先拟合给出了导叶叶栅在设计点的损失及落后角模型。之后，针对所提出的损失及落后角模型...
基于支持向量回归及虚拟样本技术的跨音速压气机优化设计————作者：胡汉铎;宋彦萍;俞建阳;尹世龙;马嘉平;
摘要：随着人工智能的发展，机器学习技术已经在叶轮机械优化设计领域取得广泛应用。由于风洞试验和数值仿真获得样本的成本较高，性能预测模型和优化结果的可靠性受到样本数量的制约。针对跨音速压气机优化中的小样本问题，选择适用于小样本学习的支持向量回归作为预测模型，并采用整体趋势扩散技术生成虚拟样本以改善模型精度。对跨音速压气机Rotor 37开展多目标优化设计验证，应用虚拟样本改进预测模型后，优化获得的叶片在设计...
受限通道中的氢气扩散模拟————作者：张洁;张博威;金辉;
摘要：氢气在受限通道中的扩散广泛存在于能源储存、化工生产、生物医学等领域中。当受限通道尺寸接近平均自由程时，壁面对流体分子流动产生的作用不可忽略，因此氢气在输运时往往表现出不同于宏观的传输特征。本文采用分子动力学对处于过渡流区域(0.1 <Kn <10)的氢气在碳纳米管内扩散进行了探讨。结果表明，尺寸等因素将影响受限通道内H2的扩散机制与扩散系数。尽管碳纳米管的约束效应和表面效应对扩散有限制...
纳米颗粒协同强化三元碳酸盐热物性的实验研究————作者：许美杨;魏高升;崔柳;杜小泽;
摘要：熔融盐具有液态温度范围广、储热能力强等优点，在太阳能热利用领域得到广泛应用。熔融盐的显著缺点是热导率低，添加纳米颗粒可有效强化熔融盐的传热能力。本文以三元碳酸盐为基盐，分别添加零维Al2O3纳米颗粒、一维多壁碳纳米管、二维石墨烯片，并采用不同组合的多维纳米颗粒，制备新型复合熔融盐材料，采用激光闪射法在不同温度下测量复合碳酸盐液态下的热扩散率，分析多维纳米...
余弦加热花瓣形燃料棒束过冷沸腾特性数值研究————作者：蔡伟华;黄泽全;孟祥飞;张文超;孙建闯;杜利鹏;
摘要：花瓣形燃料棒是一种新型燃料元件，为了明确余弦加热条件下花瓣形燃料组件内过冷沸腾流动与传热特性。本文基于欧拉两流体模型与壁面沸腾模型，建立了3×3花瓣形燃料棒束通道在余弦加热条件下过冷沸腾数值分析模型，对不同位置子通道内空泡份额分布及换热特性进行分析。研究发现，在轴向和周向方向上，不同子通道内空泡份额值存在明显差异，该分布特性由汽泡直径和壁面成核密度共同决定。换热特性分析结果表明，受到余弦加热的影响...
碱性电解系统稳态热量流建模及性能分析————作者：江一冲;李强;赵甜;张也;马欢;王静波;梁正;陈群;
摘要：氢能具有帮助可再生能源消纳，促进电网大规模调峰等诸多优势，未来能源系统对氢能有巨大的需求。碱性水电解制氢是目前的主流制氢技术之一，其性能研究和优化具有重要意义。本文结合碱性水电解制氢系统的部件建模与电堆内物理过程的等效电路建模，建立了与电路网络同构的系统跨尺度热量流模型，研究了温度、压力等参数对系统性能以及内特性的影响，并分析了冷却水流量及电解液流量变化时小室电压及电堆进出口温度的变化规律，对热管...
锂基吸收剂用于中温甲烷化学链蒸汽重整制氢研究————作者：王绪云;李扬;盖忠睿;饶琼;刘明恺;潘莹;
摘要：硅酸锂是一种新型的中温CO2吸收剂，相较于氧化钙有较低的吸收再生温度（500～700?C）和较好的循环稳定性。本文择优选择Li2CO3作为制备硅酸锂的前驱体，并采用共晶掺杂钾元素的方法来提高其反应性能。通过挤出–滚圆法批量研制出机械强度大、循环稳定性高的吸收剂颗粒，探究了吸收–再生温度、二氧化碳浓度和颗粒直径对吸收剂颗粒性能的影响规...
不同偏航条件对风力机振动及功率的影响研究————作者：张建伟;汪建文;闫思佳;
摘要：本文设计并制作了风力机动态旋转实验台，由BASIC语言对运行程序进行控制，由光电传感器对被测信号进行标定，该平台可对风力机偏航过程进行动态模拟，更加贴合风力机实际运行状况。通过动态偏航旋转实验台，研究不同偏航条件对风力机振动和功率的影响。在偏航过程中，风力机的振动表现为偏航速度越慢，振动加速度值增加得越快，延时时间可以减小偏航过程中的振动加速度值，当偏航角为30?时，加上延迟时间后，Y方向的振动加...
波纹微通道换热器中超临界二氧化碳流动传热特性数值模拟————作者：胡军;饶宇;张月亮;
摘要：针对超临界二氧化碳布雷顿循环对紧凑式高效换热器的迫切需求，设计了一款适合增材制造的微通道换热器。该换热器的自适应流道不仅能匹配超临界二氧化碳的密度变化，同时波纹通道和肋片的结构设计也极大提高了换热器的性能。利用数值模拟的方法研究了其流动传热特性，并探究了质量流量对流动换热的影响。研究结果表明，与主流的印刷电路板换热器相比，该微通道换热器的紧凑度显著提升；与其他自适应流道换热器相比，冷热侧流体的综合...
声子弹道输运对氮化镓晶体管电学性能的影响————作者：沈扬;曹炳阳;
摘要：本文结合TCAD电热仿真和声子蒙特卡罗(MC)模拟，研究了氮化镓(GaN)晶体管的自热效应。通过在TCAD仿真中重建MC预测的沟道温度分布，分析了声子弹道输运对器件漏极电流退化的影响。结果表明自热引起的漏极电流下降主要受法向弹道效应的影响。由热源尺寸和声子自由程相关的引起的弹道效应会显著提高栅极下方靠近漏极一侧的温度，但由于该区域电子速度在高电场的作用下发生饱和，几乎不受温度的影响
离心场中液滴碰撞与融合特性研究————作者：夏杨;王宏达;范建华;姚轩;许佳伟;
摘要：针对被动驱动微流控芯片上液滴混合效率低的问题，提出了一种微通道内液滴碰撞与融合的评估方法。采用给定特定相浓度值对各流体相分布进行标记与界面捕捉，利用质心法评估液滴混合效率。分别研究了雷诺数、邦德数和不同壁面润湿性对液滴碰撞混合过程的影响。仿真结果表明，雷诺数(Re)对液滴混合的分布形态至关重要，Re的增加能有效提高混合效率，而邦德数只在特定方向上控制液滴碰撞位置，对混合效率影响较小；壁面润湿性对液...
SOFC阴极LSM-YSZ微观结构多目标拓扑优化————作者：杜宇峰;付雷;薛顶喜;伊炳尧;李国君;刘克勤;
摘要：由于高温运行下的层间热失配、热源分布不均匀、多孔材料传热传质受阻等问题，固体氧化物燃料电池(SOFC)会产生严重热应力，影响输出功率及使用寿命。本文针对平板式SOFC的LSM-YSZ阴极三相材料直孔通道微观结构，采用双尺度渐近均匀化方法结合新型有效介质理论，建立了阴极微观结构的多目标拓扑优化设计方法，开展拓扑优化设计并获得了5种形态各异、性能较佳的微观结构。阴极微观结构的优化结果是LSM零散地镶嵌...
机器学习加速多层双曲材料近场热调控器设计————作者：廖涂威;鞠生宏;赵长颖;
摘要：近场辐射热调控在热二极管、热晶体管与热存储器中等领域有着广泛的应用前景。然而，近场辐射结构的设计是一个具有高自由度和高计算成本的复杂问题，机器学习为新材料的设计提供了更加便捷和高效的技术支持。本文针对基于不同种双曲材料α-MoO3和hBN的多层膜结构热调控器，通过自编码器和贝叶斯优化结合的优化方式，对多层膜的旋转角度，进行优化设计，达到最大的旋转热调控比例。角度优化后的多层结构对比度达11.27，...
燃气轮机末级透平与排气扩压器耦合流场随工况演变机理数值研究————作者：邱彬;付经伦;宋宇峰;孔祥玲;
摘要：排气扩压器位于末级透平后，起到引导和回收气流动能的作用，是燃气轮机的重要部件之一。本文针对某F级燃机末级透平和排气扩压器，采用计算流体力学数值模拟方法研究末级透平与排气扩压器内耦合流场随工况的演变机理，分析不同工况下透平和扩压器耦合流场特征间相互作用规律以及二者气动性能间的关联。结果表明：不同工况下，末级透平效率、排气扩压器压力损失与扩压器压力恢复系数之间存在定量关系；扩压器内扩压能力主要来自于环...
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