工程熱物理學報最新期刊目錄

高負荷亞音三級壓氣機設計轉速試驗與數值研究————作者：任曉棟;李曉曄;王嘯宸;顧春偉;陳江;

摘要：亞音級是高負荷多級軸流壓氣機的重要組成部分，是決定多級軸流壓氣機性能優劣的主導因素之一。為滿足先進燃氣輪機壓氣機的發展需求，本文開展典型高負荷亞音壓氣機的試驗與數值研究。基于工業燃氣輪機軸流壓氣機中間級特點完成了三級壓氣機設計并進行試驗測試，獲得了不同轉速下的壓氣機特性曲線，達到了設計指標。在此基礎上開展數值模擬研究，對壓氣機氣動性能和流動進行分析，重點分析了葉頂泄漏流動，分析表明，第三級動靜葉中...

側向襟翼不同運動模式對撲翼獲能特性的影響————作者：田晨曄;劉小民;

摘要：撲翼作為一種新型流體能量采集裝置，具有環境影響小、低流速條件適應性高等特點。為提升撲翼獲能效率，本研究設計了一種針對撲翼結構的可動側向襟翼。首先基于數值模擬結果，對比分析了無襟翼、帶可動側向襟翼和固定側向襟翼的撲翼獲能特性，揭示了可動側向襟翼提升撲翼獲能效率η的物理機制。然后針對可動側向襟翼給出了三種運動模式，在不同縮減頻率f*下研究了采用不同運動模式的可動側向襟翼對撲翼獲能性能的影響。結果表明，...

太陽能輔助海洋溫差能氨水吸收制冷特性研究————作者：張艷梅;萬玥汝;張程賓;

摘要：本文提出太陽能輔助的海洋溫差能氨水吸收式制冷系統。在介紹制冷系統模塊與工作原理后，建立系統仿真模型并進行了模型驗證。基于該模型仿真研究了太陽能輔助海洋溫差能氨水吸收式制冷系統的熱經濟性能，并與無太陽能輔助工況對比，分析了發生溫度和一級精餾溫度對該系統制冷系數和?效率的影響。研究結果表明，通過太陽能輔助可獲得比單一海洋溫差能驅動的氨水吸收式制冷多11.6倍的制冷量，且制冷循環的熱力完善度達43.3%...

天然氣水合物降壓分解特性與預測模型研究————作者：楊明軍;李靜;鄭嘉男;宋永臣;

摘要：開發天然氣水合物是海洋能源發展的必由之路，但當前水合物降壓開采研究尚未形成系統完善的理論體系，以致大規模商業開采的理論驗證工作缺少關鍵的理論模型依據。本研究通過實驗研究理清了天然氣水合物的降壓開采特性，結合多孔介質內水合物賦存分布實際建立水合物分解顆粒數決定分解速度的假說，在此基礎上構建了水合物偏正態分解氣量模型，進而提出完整的水合物降壓開采非平衡熱動力學計算方法，實現了水合物降壓分解全過程溫度、...

基于多物理場的線性菲涅爾集熱子系統建模————作者：路小娟;芮宇;孔令剛;范多進;

摘要：在太陽能熱發電領域中，傳統的線性菲涅爾集熱子系統的控制模型由于沒有考慮工作環境的復雜性，導致集熱控制子系統自適應性差且控制精度較低。為了提高線性菲涅爾熱發電系統的發電效率，根據我國西部環境復雜度考慮多因素并根據其參數的時變特性建立集熱系統的多模型。以目前線性菲涅爾集熱子系統普遍采用的真空集熱管作為研究對象，利用COMSOL Multiphysics軟件，考慮入口溫度、法向直射輻照度、熔鹽流速及風速...

液體透平環形殼體旋渦結構及損失分析————作者：李弘揚;馬婭南;張雪輝;陳海生;李文;左志濤;張磊;

摘要：液體透平是超臨界壓縮空氣儲能系統重要節能裝置，可取代節流閥，降低工質溫度，提升系統液化率，顯著提升儲能系統性能。本文基于液體透平實驗結果，利用數值模擬方法分析了液體透平環形殼體內部旋渦結構特征及損失分布規律。研究結果表明，環形殼體雖然具有加工和裝配簡便性，但造成了約6%的流動損失，而且其內部復雜旋渦流動顯著干擾下游噴嘴和動葉流動均勻性，并影響動葉葉片輸出功率的穩定性。本文研究成果將對高性能液體透平...

風扇/壓氣機進口可變彎度導葉特性模型研究————作者：楊楠山;費騰;季路成;周玲;

摘要：在風扇/壓氣機通流設計過程當中，葉柵經驗模型是其核心支撐。為得到二維進口可變彎度導葉葉柵的損失及落后角模型，基于NACA 65-010葉型的厚度分布生成了一系列具有不同幾何參數的平面導葉葉柵，并在來流馬赫數為0.4工況下對葉柵進行系統地數值仿真計算�；�于該數值結果，考慮稠度、最大相對厚度和后葉彎角等葉柵參數的影響，首先擬合給出了導葉葉柵在設計點的損失及落后角模型。之后，針對所提出的損失及落后角模型...

基于支持向量回歸及虛擬樣本技術的跨音速壓氣機優化設計————作者：胡漢鐸;宋彥萍;俞建陽;尹世龍;馬嘉平;

摘要：隨著人工智能的發展，機器學習技術已經在葉輪機械優化設計領域取得廣泛應用。由于風洞試驗和數值仿真獲得樣本的成本較高，性能預測模型和優化結果的可靠性受到樣本數量的制約。針對跨音速壓氣機優化中的小樣本問題，選擇適用于小樣本學習的支持向量回歸作為預測模型，并采用整體趨勢擴散技術生成虛擬樣本以改善模型精度。對跨音速壓氣機Rotor 37開展多目標優化設計驗證，應用虛擬樣本改進預測模型后，優化獲得的葉片在設計...

受限通道中的氫氣擴散模擬————作者：張潔;張博威;金輝;

摘要：氫氣在受限通道中的擴散廣泛存在于能源儲存、化工生產、生物醫學等領域中。當受限通道尺寸接近平均自由程時，壁面對流體分子流動產生的作用不可忽略，因此氫氣在輸運時往往表現出不同于宏觀的傳輸特征。本文采用分子動力學對處于過渡流區域(0.1 <Kn <10)的氫氣在碳納米管內擴散進行了探討。結果表明，尺寸等因素將影響受限通道內H2的擴散機制與擴散系數。盡管碳納米管的約束效應和表面效應對擴散有限制...

納米顆粒協同強化三元碳酸鹽熱物性的實驗研究————作者：許美楊;魏高升;崔柳;杜小澤;

摘要：熔融鹽具有液態溫度范圍廣、儲熱能力強等優點，在太陽能熱利用領域得到廣泛應用。熔融鹽的顯著缺點是熱導率低，添加納米顆粒可有效強化熔融鹽的傳熱能力。本文以三元碳酸鹽為基鹽，分別添加零維Al₂O₃納米顆粒、一維多壁碳納米管、二維石墨烯片，并采用不同組合的多維納米顆粒，制備新型復合熔融鹽材料，采用激光閃射法在不同溫度下測量復合碳酸鹽液態下的熱擴散率，分析多維納米...

余弦加熱花瓣形燃料棒束過冷沸騰特性數值研究————作者：蔡偉華;黃澤全;孟祥飛;張文超;孫建闖;杜利鵬;

摘要：花瓣形燃料棒是一種新型燃料元件，為了明確余弦加熱條件下花瓣形燃料組件內過冷沸騰流動與傳熱特性。本文基于歐拉兩流體模型與壁面沸騰模型，建立了3×3花瓣形燃料棒束通道在余弦加熱條件下過冷沸騰數值分析模型，對不同位置子通道內空泡份額分布及換熱特性進行分析。研究發現，在軸向和周向方向上，不同子通道內空泡份額值存在明顯差異，該分布特性由汽泡直徑和壁面成核密度共同決定。換熱特性分析結果表明，受到余弦加熱的影響...

堿性電解系統穩態熱量流建模及性能分析————作者：江一沖;李強;趙甜;張也;馬歡;王靜波;梁正;陳群;

摘要：氫能具有幫助可再生能源消納，促進電網大規模調峰等諸多優勢，未來能源系統對氫能有巨大的需求。堿性水電解制氫是目前的主流制氫技術之一，其性能研究和優化具有重要意義。本文結合堿性水電解制氫系統的部件建模與電堆內物理過程的等效電路建模，建立了與電路網絡同構的系統跨尺度熱量流模型，研究了溫度、壓力等參數對系統性能以及內特性的影響，并分析了冷卻水流量及電解液流量變化時小室電壓及電堆進出口溫度的變化規律，對熱管...

鋰基吸收劑用于中溫甲烷化學鏈蒸汽重整制氫研究————作者：王緒云;李揚;蓋忠睿;饒瓊;劉明愷;潘瑩;

摘要：硅酸鋰是一種新型的中溫CO₂吸收劑，相較于氧化鈣有較低的吸收再生溫度（500～700?C）和較好的循環穩定性。本文擇優選擇Li₂CO₃作為制備硅酸鋰的前驅體，并采用共晶摻雜鉀元素的方法來提高其反應性能。通過擠出–滾圓法批量研制出機械強度大、循環穩定性高的吸收劑顆粒，探究了吸收–再生溫度、二氧化碳濃度和顆粒直徑對吸收劑顆粒性能的影響規...

不同偏航條件對風力機振動及功率的影響研究————作者：張建偉;汪建文;閆思佳;

摘要：本文設計并制作了風力機動態旋轉實驗臺，由BASIC語言對運行程序進行控制，由光電傳感器對被測信號進行標定，該平臺可對風力機偏航過程進行動態模擬，更加貼合風力機實際運行狀況。通過動態偏航旋轉實驗臺，研究不同偏航條件對風力機振動和功率的影響。在偏航過程中，風力機的振動表現為偏航速度越慢，振動加速度值增加得越快，延時時間可以減小偏航過程中的振動加速度值，當偏航角為30?時，加上延遲時間后，Y方向的振動加...

波紋微通道換熱器中超臨界二氧化碳流動傳熱特性數值模擬————作者：胡軍;饒宇;張月亮;

摘要：針對超臨界二氧化碳布雷頓循環對緊湊式高效換熱器的迫切需求，設計了一款適合增材制造的微通道換熱器。該換熱器的自適應流道不僅能匹配超臨界二氧化碳的密度變化，同時波紋通道和肋片的結構設計也極大提高了換熱器的性能。利用數值模擬的方法研究了其流動傳熱特性，并探究了質量流量對流動換熱的影響。研究結果表明，與主流的印刷電路板換熱器相比，該微通道換熱器的緊湊度顯著提升；與其他自適應流道換熱器相比，冷熱側流體的綜合...

聲子彈道輸運對氮化鎵晶體管電學性能的影響————作者：沈揚;曹炳陽;

摘要：本文結合TCAD電熱仿真和聲子蒙特卡羅(MC)模擬，研究了氮化鎵(GaN)晶體管的自熱效應。通過在TCAD仿真中重建MC預測的溝道溫度分布，分析了聲子彈道輸運對器件漏極電流退化的影響。結果表明自熱引起的漏極電流下降主要受法向彈道效應的影響。由熱源尺寸和聲子自由程相關的引起的彈道效應會顯著提高柵極下方靠近漏極一側的溫度，但由于該區域電子速度在高電場的作用下發生飽和，幾乎不受溫度的影響

離心場中液滴碰撞與融合特性研究————作者：夏楊;王宏達;范建華;姚軒;許佳偉;

摘要：針對被動驅動微流控芯片上液滴混合效率低的問題，提出了一種微通道內液滴碰撞與融合的評估方法。采用給定特定相濃度值對各流體相分布進行標記與界面捕捉，利用質心法評估液滴混合效率。分別研究了雷諾數、邦德數和不同壁面潤濕性對液滴碰撞混合過程的影響。仿真結果表明，雷諾數(Re)對液滴混合的分布形態至關重要，Re的增加能有效提高混合效率，而邦德數只在特定方向上控制液滴碰撞位置，對混合效率影響較小；壁面潤濕性對液...

SOFC陰極LSM-YSZ微觀結構多目標拓撲優化————作者：杜宇峰;付雷;薛頂喜;伊炳堯;李國君;劉克勤;

摘要：由于高溫運行下的層間熱失配、熱源分布不均勻、多孔材料傳熱傳質受阻等問題，固體氧化物燃料電池(SOFC)會產生嚴重熱應力，影響輸出功率及使用壽命。本文針對平板式SOFC的LSM-YSZ陰極三相材料直孔通道微觀結構，采用雙尺度漸近均勻化方法結合新型有效介質理論，建立了陰極微觀結構的多目標拓撲優化設計方法，開展拓撲優化設計并獲得了5種形態各異、性能較佳的微觀結構。陰極微觀結構的優化結果是LSM零散地鑲嵌...

機器學習加速多層雙曲材料近場熱調控器設計————作者：廖涂威;鞠生宏;趙長穎;

摘要：近場輻射熱調控在熱二極管、熱晶體管與熱存儲器中等領域有著廣泛的應用前景。然而，近場輻射結構的設計是一個具有高自由度和高計算成本的復雜問題，機器學習為新材料的設計提供了更加便捷和高效的技術支持。本文針對基于不同種雙曲材料α-MoO3和hBN的多層膜結構熱調控器，通過自編碼器和貝葉斯優化結合的優化方式，對多層膜的旋轉角度，進行優化設計，達到最大的旋轉熱調控比例。角度優化后的多層結構對比度達11.27，...

燃氣輪機末級透平與排氣擴壓器耦合流場隨工況演變機理數值研究————作者：邱彬;付經倫;宋宇峰;孔祥玲;

摘要：排氣擴壓器位于末級透平后，起到引導和回收氣流動能的作用，是燃氣輪機的重要部件之一。本文針對某F級燃機末級透平和排氣擴壓器，采用計算流體力學數值模擬方法研究末級透平與排氣擴壓器內耦合流場隨工況的演變機理，分析不同工況下透平和擴壓器耦合流場特征間相互作用規律以及二者氣動性能間的關聯。結果表明：不同工況下，末級透平效率、排氣擴壓器壓力損失與擴壓器壓力恢復系數之間存在定量關系；擴壓器內擴壓能力主要來自于環...

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