热二极管作为一种可以降低建筑物能耗和提高电动汽车电池散热的重要传热元件，其优点在于可以使热量单向流动。相较于其他类型的热二极管，在设计、材料和工作条件等各种因素的影响下，对流式热二极管在预期应用中能表现出最佳的热整流效果。本研究基于相变传热机制，提出了一种新型带有毛细芯的对流式热二极管。这种设计巧妙的利用了毛细芯提供的毛细力和重力，提高了所设计的对流式热二极管的单向传热性能。通过实验研究了充液比对热二极管传热性能的影响，实验结果与理论分析结果吻合良好。研究结果表明，当充液比为140%时，带有毛细芯的热二极管在较低的加热功率下有较大的热整流比，并且当热二极管的加热功率为40 W时，热二极管的最大热整流比为 21.76。

直接孔隙尺度和体积平均数值模拟是研究多孔介质太阳能吸热器性能的两种有效方式。为了阐明不同数值方法在预测传热过程中的差异，本文在稳态和瞬态条件下开展了两种方法的对比研究。数值模型分别基于X射线计算机断层扫描和局部热非平衡模型建立，体积平均数值模拟中不可或缺的经验参数通过蒙特卡罗光线追踪法和直接孔隙尺度数值模拟确定。体积平均数值模拟方法预测的吸热器出口空气温度与直接孔隙尺度模拟结果吻合良好，随着吸热器工作温度升高，预测差异逐渐增大，稳态和瞬态数值模拟的最大相对误差分别为5.5%和3.68%。然而，体积平均方法无法捕捉空气和多孔骨架的局部温度信息，低估了吸热器的入口温度，导致对吸热器热效率的高估，最大相对误差为6.51%。比较结果表明，在准确地选取经验参数的基础上，体积平均方法能够实现吸热器瞬态和稳态性能的快速、准确预测。

在一些先进发动机（如HCCI，RCCI）燃烧过程中，爆燃/自燃混合火焰结构并存。因此，解耦不同火焰传播机制下各种不可逆过程所造成的㶲损对发动机高效燃烧显得尤为重要。本文数值研究了发动机条件下二甲醚/空气混合气层流燃烧机制，对比了不同火焰结构下熵产和㶲损特性。研究发现，随着火焰传播机制由典型的扩散火焰向混合气自燃转变，热传导和物种扩散所造成的㶲损逐渐减少，㶲损由化学反应所主导。通过分析火焰域中温度和物种摩尔分数的分布，阐明了热传导和质量扩散引起的㶲损机制。此外，通过将二甲醚氧化过程划分为四个阶段，识别了造成㶲损的主要反应通道。发现在二甲醚氧化过程中，CH₂O 和 HȮ₂ 自由基的产生和消耗通道主导了化学反应的㶲损行为。在此基础上明晰了燃料低温化学导致更大㶲损坏的动力学机制，主要包含两个因素：（a）低温反应通道本身具有较大的不可逆性；（b）（主要原因）低温反应中间产物加速了H₂O₂-loop反应的进行。因此，减少燃烧不可逆性有望通过合理调控燃料氧化路径来实现。

随着微加工技术的不断发展，高热流密度微型电子元器件的冷却已成为一个极具吸引力的研究课题。微通道流动沸腾作为一种高效换热方式，在高热流密度散热领域得到了广泛的应用。本文综述了近年来国内外有关低沸点工质在微通道内流动沸腾换热及不稳定性的实验研究。总结并讨论了低沸点工质在不同微通道内流动沸腾的热流特性以及潜在传热机理。对流动沸腾过程中存在的压降和不稳定现象进行了讨论。重点讨论了强化换热和抑制不稳定性的方法，并考虑了各种强化措施，如表面改性和流道几何改变等。最后展望了微尺度流动沸腾领域今后的研究方向。

使用热阻模型描述FCBGA芯片散热过程是封装领域的一个重要课题。然而，考虑芯片各部分结构所引入热阻的模型仍然较少，但在工程上又十分需要。在这项工作中，构建了考虑导热热阻和扩展热阻的芯片详细热阻网络模型。针对一个FCBGA芯片案例，通过数值模拟芯片温度场厘清了各结构引入热阻及其物理意义。这种模型有助于芯片结温预测，例如，该芯片功率变化±40%时，结温预测的相对误差仅为0.24%；此外，也有助于FCBGA芯片热阻优化方向和优化空间的判定。这项工作为以FCBGA为代表的芯片封装提供了一种新的热阻分析方法。

了解连续水热反应器的停留时间分布（RTD）对提高产品质量和反应效率具有重要意义。本工作将在线测量系统连接到一个连续水热反应器上，以研究RTD的特性，并提出了一种通过寻找特征值来拟合和描述实验测量的RTD曲线的方法。通过实验测量了三组实验工况的RTD曲线，并计算了特征值。结果表明，增加总流量和延长有效反应器长度对平均停留时间有相反的影响，但它们都会使反应器内流动更接近平推流，并降低提前流出反应器的物料比例。在本工作范围内，支路流量比例对RTD特性没有显著影响，只是与平均停留时间呈弱负相关。此外，自然对流的搅拌效应会增加平均停留时间，尤其是在强制流动较弱的情况下。分析表明，在设计水热反应器和工况时，有必要考虑自然对流、强制流动和反应器尺寸的匹配来控制RTD。

目前，针对石油烃污染场地的修复技术——原位热脱附技术存在能耗高的问题。掌握污染土壤的关键热物性参数（热导率、比热容和热扩散率）有助于准确模拟计算修复场地的热量传递和温度分布，进而指导工程上优化方案，以实现节能降碳。然而，目前鲜有关于石油烃污染土壤的此类数据报道。在本研究中，制备了干容重恒定而柴油（石油烃的代表物之一）质量浓度在0~20%之间的土壤样品，并在0~120 ℃的宽温度范围内测量和分析了其热导率、比热容和热扩散率的变化规律。实验结果表明，当柴油浓度低于1%时，柴油对土壤热导率的影响可忽略。当柴油浓度低于10%时，土壤的热导率与温度的变化趋势相同；当柴油浓度超过10%时，土壤热导率则与温度的变化趋势相反。各类土壤矿物的热导率通常随着温度的升高而增大，而柴油的热导率则随着温度的升高而减小，因此土壤矿物和柴油之间的竞争关系决定了柴油污染土壤的热导率随温度的变化趋势。无论柴油浓度如何变化，土壤的比热容均与温度的变化趋势相同，土壤的热扩散率则均与温度的变化趋势相反。显著性检验结果表明，与温度相比，柴油浓度对土壤热物性的影响更为显著。此外，对照实验的结果表明，含有相同质量浓度的柴油和某一烷烃的土壤样品的热导率的相对差异均低于10%，因此本研究中用柴油获得的土壤热物性变化规律可以类比推广到各类石油烃污染场地。基于三维分形和热阻分析，提出了一个理论预测模型，证实了柴油浓度对土壤热导率的影响。为了便于实际应用，以实验数据为基础，提出了以柴油浓度为自变量的土壤热导率线性回归模型。

本研究主要利用相变材料(PCM)在其相变过程中吸收或释放的大量潜热来调节电池充放电过程中的表面温度波动，以期将电池保持在最佳工作温度范围内。通过在圆柱形电池周围包裹PCM，研究PCM厚度和相变温度对电池温度的影响。为提高相变材料的导热性能，在其中加入膨胀石墨(EG)制备成复合相变材料(CPCM)，研究膨胀石墨不同质量占比对电池温度和CPCM利用率的影响。结果表明，增加PCM厚度可延长温度控制时间，但影响有限。不同相变温度的PCM可将电池温度控制在不同范围内。高温环境时不宜利用相变温度较低的PCM对电池进行温度控制。添加EG可提高PCM导热性能，从而进一步降低电池温度。当CPCM中EG质量占比为6%时，其对电池的有效控温时间延长了11 min，较单一PCM提升了28%。在基于PCM的电池热管理系统(BTMS)中，CPCM的利用率较高，同时可实现蓄热和导热之间的平衡。

This study evaluates the effectiveness of phase change materials (PCMs) inside a storage tank of warm water for solar water heating (SWH) system through the theoretical simulation based on the experimental model of S. Canbazoglu et al. The model is explained by five fundamental equations for the calculation of various parameters like the effectiveness of PCMs, the mass of hot water, total heat content, and duration of charging. This study simulated eleven PCMs to analyze their effectiveness like Sodium hydrogen phosphate dodecahydrate (SHPD), OM 37, N-Eicosane (NE), Lauric acid (LA), Paraffin wax (PW), OM 48, Paraffin wax C_20-33 (PW-C20-33), Sodium acetate trihydrate (SAT), Palmitic acid (PA), Myristic acid (MA), and Stearic acid (SA). Among all PCMs, the SHPD has found the highest value of effectiveness factor of 3.27. So, it is the most recommended PCM for the storage tank of the SWH system. The study also includes the melt fraction analysis of all enumerated PCMs corresponding to container materials of stainless steel, glass, aluminum mixed, tin, aluminum, and copper. This melt fraction analysis is performed by making a coding program in the FORTRAN programming language. Through the analysis, copper container material is found to have high melting rate for all PCMs so it is superior to other container materials. 

在低雷诺数（Re）条件下获得高性能压气机叶型的关键在于有效调控附面层转捩及分离过程。本文以某高负荷增压级下压流道内正交叶片根部5%截面处的叶型为研究对象，并对原始叶型前缘进行仿生学造型设计。借助大涡模拟结合Omega涡识别方法，研究了仿生型前缘造型对低雷诺数下层流转捩及分离的响应特性，结果表明：在低雷诺数下，仿生型前缘造型显著改善了叶片的气动性能，有效抑制了分离泡的发展，减弱甚至消除了叶片尾缘的大尺度流动分离，从而减小了尾缘的流动堵塞。此外，本文进一步阐明了仿生型前缘造型对典型高负荷增压级叶型气动特性的调控机制，具体而言：仿生型前缘造型减弱了叶片表面涡动力学强度，减少了高水平速度脉动区域，进而降低湍流耗散带来的气动损失。上述研究结果对于低Re下增压级叶型的气动设计和流动调控具有重要的借鉴意义。

Present work investigates the heat transfer and melting behaviour of phase change material (PCM) in six enclosures (enclosure-1 to 6) filled with paraffin wax. Proposed enclosures are equipped with distinct arrangements of the fins while keeping the fin’s surface area equal in each case. Comparative analysis has been presented to recognize the suitable fin arrangements that facilitate improved heat transfer and melting rate of the PCM. Left wall of the enclosure is maintained isothermal for the temperature values 335 K, 350 K and 365 K. Dimensionless length of the enclosure including fins is ranging between 0 and 1. Results have been illustrated through the estimation of important performance parameters such as energy absorbing capacity, melting rate, enhancement ratio, and Nusselt number. It has been found that melting time (to melt 100% of the PCM) is 60.5% less in enclosure-2 (with two fins of equal length) as compared to the enclosure-1, having no fins. Keeping the fin surface area equal, if the longer fin is placed below the shorter fin (enclosure-3), melting time is further decreased by 14.1% as compared to enclosure-2. However, among all the configurations, enclosure-6 with wire-mesh fin structure exhibits minimum melting time which is 68.4% less as compared to the enclosure-1. Based on the findings, it may be concluded that fins are the main driving agent in the enclosure to transfer the heat from heated wall to the PCM. Proper design and positioning of the fins improve the heat transfer rate followed by melting of the PCM in the entire area of the enclosure. Evolution of the favourable vortices and natural convection current in the enclosure accelerate the melting phenomenon and help to reduce charging time.

由于相变材料导热性差，潜热储热系统的储热性能不佳。本文采用一种结合矩形和三角形翅片的新型指针形翅片对储能罐内相变材料的熔化过程进行了数值模拟，并研究了翅片几何参数对储热性能的影响。结果表明，与裸管和矩形翅片罐相比，指针形翅片罐中相变材料的熔化时间分别缩短了64.2%和15.1%。三角形翅片的尖端离热壁越近，传热效率就越好。三角形翅片的最佳高度约为8 mm。将指针形翅片的数量从4个增加到6个和从6个增加到8个，可分别减少16.0%和16.7%的熔化时间。然而，将翅片数量从8个增加到10个只会缩短8.4%的熔化时间。当翅片无量纲长度从0.3增加到0.5，从0.5增加到0.7时，熔化时间分别缩短了17.5%和13.0%。但当翅片无量纲长度从0.7增加到0.9时，熔化时间仅缩短了2.9%。研究结果对储热系统的优化设计具有一定的参考价值。

受换热器结构和物性变化等因素影响，超临界CO₂局部流动传热特性可能沿程变化较大且对换热器的整体性能有较大影响。本文在超临界CO₂布雷顿循环回热器工况下，对超临界CO₂在正弦波纹流道印刷电路板换热器中局部流动传热特性开展了数值模拟研究。基于包含10个周期性结构的物理模型，本文分析了Re数、热流大小、Nu数、二次流强度以及其他相关参数在回热器冷热侧的沿程变化情况，探讨了其变化原因，并进一步比较了高温回热器（HTR）和低温回热器（LTR）在冷热侧的流动传热特性沿程变化差异。研究发现，回热器（特别是低温回热器）中局部流动传热特性沿程变化极大，这些变化与热物性参数的复杂变化、浮升力以及周期性变化的离心力等因素相关。LTR中冷侧的局部Re数和对流换热系数从入口到出口的变化幅度分别可达127.5%和61.7%，因此LTR冷侧的对流换热系数不能视为定值或简单取平均处理，换热设计过程中也需要考虑流换热系数的沿程分布情况的影响。论文也发现，当波纹角大于25°时，波纹角相比质量流量对通道内的流场影响更大。此外，重力方向（回热器放置方向）对局部流动传热特性影响较大，但对整体换热效果较小（0.2%）。

本研究基于COMSOL多物理场仿真软件，对液态金属锂在真空自由分子流状态下的蒸发过程进行了建模和数值模拟。通过系列研究，分析了锂原子在蒸发过程中的运动状况。根据现有的液态金属锂饱和蒸汽压实验值，得到了液态金属锂在600 K-900 K范围内饱和蒸汽压与温度的关系。建立了二维对称模型(3.5 mm×20 mm)，分别模拟了750 K、780 K、800 K、810 K、825 K和850 K壁温下液态锂的瞬态蒸发过程。研究了温度、蒸发系数、背压和长径比对蒸发过程的影响，分析了蒸发过程中分子通量和压力的变化趋势及原因。同时，模拟了变壁温条件下的蒸发过程。本研究使液态锂在真空分子流中的蒸发过程更加清晰，为空间反应堆和核聚变相关领域提供了理论支持。

采用高效、紧凑、灵活的超临界二氧化碳（sCO₂）布雷顿循环动力系统有助于提升核动力船舶性能。本文旨在设计并提出适用于核动力船舶的sCO₂循环系统，并对几种核动力sCO₂循环系统方案的热力学效率、设备成本、设备体积和系统部分负荷性能进行了评估。此外，本文还研究和比较了系统采用四种不同的负荷跟随策略时的热力学性能。结果表明，基于部分冷却循环的系统不仅具有较高的设计热效率和较小的设备体积、设备成本，还能在部分负荷工况下保持相对较高的热效率。采用同时调节透平和压缩机转速的负荷跟随策略可以使压缩机远离喘振区，并使循环系统在部分负荷时更加灵活高效。

The oscillatory response of multiple shock waves to downstream perturbations in a supersonic flow is studied numerically in a rectangular duct. Multiple shock waves are formed inside the duct at a shock Mach number of 1.75. The duct has an exit height of H, and the effect of duct resonance on multiple shock oscillations is investigated by attaching exit ducts of lengths 0H, 50H, and 150H. The downstream disturbance frequency varied from 10 Hz to 200 Hz to explore the oscillation characteristics of the multiple shock waves. The oscillatory response of shock waves under self-excited and forced oscillation conditions are analyzed in terms of wall static pressure, shock train leading-edge location, shock train length, and the size of the separation bubble. The extent of the initial shock location increases with an increase in exit duct length for the self-excited oscillation condition. The analysis of the shock train leading edge and the spectral analysis of wall static pressure variations are conducted. The variation in the shock train length is analyzed using the pressure ratio method for self-excited as well as forced oscillations. The RMS amplitude of the normalized shock train length (ζ_ST) increases with an increase in the exit duct length for the self-excited oscillation condition. When the downstream perturbation frequency is increased, ζ_ST is decreased for exit duct configurations. For all exit duct designs and downstream forcing frequencies, the size of the separation bubble grows and shrinks during the shock oscillations, demonstrating the dependence on duct resonance and forced oscillations.

Staged combustion of biomass is the most suitable thermo-chemical conversion for achieving lower gaseous emissions and higher fuel conversion rates. In a staged fixed bed combustion of biomass, combustion air is supplied in two stages. In the first stage, primary air is provided below the fuel, whereas in the later stage, secondary air is supplied in the freeboard region. The available literature on the effects of air staging (secondary air location) at a constant primary air flow rate on combustion characteristics in a batch-type fixed bed combustor is limited and hence warrants further investigations. This study resolves the effect of air staging, by varying the location of secondary air in the freeboard at five secondary to total air ratios in a batch-type fixed bed combustor. Results are reported for the effects of these controlled parameters on fuel conversion rate, overall gaseous emissions (CO₂, CO and NO_x) and temperature distributions. The fuel used throughout was densified hardwood pellets.
Results show that a primary freeboard length (distance between fuel bed top and secondary air injection) of 200 mm has higher fuel conversion rates and temperatures as well as lower CO emissions, at a secondary to total air ratio of 0.75 as compared to primary freeboard length of 300 mm. However, NO_x emissions were found to be lower for a primary freeboard length of 300 mm as compared to 200 mm. An increase in secondary to total air ratio from 0.33 to 0.75 resulted in higher freeboard temperatures and lower CO as well as NO_x emissions. The outcomes of this study will be helpful in the effective design of commercial scale biomass combustors for more efficient and environmentally friendly combustion.

采用大涡模拟探究了竖直通道内超临界二氧化碳的流动和传热特性。对OpenFOAM 7中buoyantPimpleFOAM求解器进行了改进，验证了数值模型的准确性。模拟结果表明，增大格拉晓夫数降低了管内流体的流动稳定性，使流动转捩提前。混合对流转捩的传热过程依次经历四个阶段，即传热抑制、传热强化、传热恢复和正常传热。从热边界层、湍流输运和伪沸腾理论三个角度对转捩过程中的传热现象进行了分析。转捩阶段的传热强化与超临界分子团簇的输运有关，这些分子团簇在拟沸腾理论中被视为伪泡。伪相的流型包括单相流、稳定的伪膜流、非定常伪膜流、局部伪泡流和絮状伪膜流。伪泡具有与亚临界气泡相似的破碎、变形、凝结、聚并等行为。本研究的相关工作有助于解释超临界流体在转捩过程中的传热机理。

超临界二氧化碳(S-CO₂)布雷顿循环具有高效、紧凑等优点，在能源动力领域具有广阔的发展前景。离心压缩机是S-CO₂布雷顿循环的核心部件之一。为提高循环效率，一般将离心压缩机进口条件设计为二氧化碳临界点附近。当离心压缩机进口温度接近临界点时，工质密度急剧增加，导致体积流量大幅下降、效率降低。本文研究了小流量工况下S-CO₂压缩机的流动损失机理。对不同入口温度和不同质量流量条件下的S-CO₂压缩机进行了计算流体力学(CFD)仿真分析。S-CO₂压缩机在小体积流量工况的流动损失机理与空气压缩机不同，流动损失主要发生在靠近叶片尾缘吸力面附近，与主叶片吸力面侧产生的逆时针旋涡有关。该旋涡由叶轮通道下游区域的流动分离引起。流动分离的形成机制为：S-CO₂压缩机工质密度大，科里奥利力对工质流动的影响比粘性力和惯性力大得多；小流量工况下，在科里奥利力的作用下，叶轮流道中的相对流速偏向圆周方向，导致径向分量较低，在主叶片尾缘附近吸力面逆压梯度的作用下发生严重流动分离。

本研究制备了一种复合粉末毛细芯，它由铜粉烧结而成，并通过低温热氧化进行了表面处理。它用于改善毛细芯的性能。采用强制流动法和红外成像法测试了样品的渗透性和毛细性能。研究了不同氧化温度对毛细芯性能的影响。实验结果表明，氧化样品的润湿性能明显增强。随着氧化温度的升高，渗透性降低。热氧化样品的毛细高度和速度明显高于未处理的毛细芯。然而，要获得最佳的毛细性能，还需要调整氧化温度。氧化温度为 300°C 时，毛细性能最好，比未经处理的样品提高了46%。与其他复合毛细芯的比较表明，氧化温度为 300°C的样品具有极好的毛细性能，使其成为两相热传导装置的有利替代品。这项研究表明，将低温热氧化技术与粉末烧结技术相结合是提高粉末毛细芯性能的一种便捷而有效的方法。

超临界CO₂（S-CO₂）布雷顿循环因其具有提高效率和降低成本的潜力而有望在塔式太阳能热发电系统中取代蒸汽朗肯循环。由于配置储热装置的聚光式太阳能热发电站通常位于干旱地区并且用于提供可灵活调节的输出电力，因此S-CO₂布雷顿循环不得不在波动的气温和多样的电力需求场景下运行。此外，循环设计工况将直接影响非设计工况性能。在本研究中，分析了设计工况、气温和电力需求的分布对循环运行性能的综合影响，并率先提出了非设计工况性能图谱，独创性地提出了一种在不同气温和电力需求条件下具有运行性能反馈机制的循环设计方法。结果表明，压缩机入口温度选取低取值设计方案不利于循环在低负荷下高效运行和在高气温下保持足够出力。年均效率受平均电力需求的影响最大，而负荷满足系数受平均气温的影响显著。通过多目标优化，压缩机入口温度设计值的最优解在气温较低的德令哈地区接近最小值35°C，而在气温较高、平均电力需求较低、高温期内峰值负荷较大且持续时间较长的情景下，达格特地区的最优解达到44.15°C。如果将Daggett地区轻工业电力需求应用场景下的循环压缩机入口温度设计为35°C而不是44.15°C，则负荷满足系数将降低0.027，但年均效率几乎无法提高。

本文通过实验研究了贫预混模型燃烧器中CO₂对冲多孔射流对热声不稳定性和NO_x排放的影响。从CO₂射流流量、孔数和喷嘴孔径三个变量方面验证了其可行性。结果表明，随着开孔率的增加，热声不稳定性和NOx排放的控制效果总体上呈相反趋势，CO₂对冲多孔射流的最佳射流流量范围为1-4 L/min。在该流量范围内，动态压力和热释放信号CH^*的幅值和频率基本上随着CO₂流量的增加而减小，这避免了高频和高振幅的热声不稳定性。在最佳开孔率为3.72%下，动态压力和CH^*的幅值抑制比分别高达98.75%和93.64%。NO_x排放也随着射流流量的增加而减少，最大抑制率可达68.14%。此外，在CO2对冲多孔射流作用下，火焰形状从陡峭的倒“V”形变为更平坦的“M”形，火焰长度将变得更短。该研究实现了热声不稳定性和NO_x排放的同步控制，可为构建更安全、更清洁的燃烧器提供设计参考。

随着航空发动机中燃烧室与涡轮相互作用不断增强，考虑燃烧室出口旋流的气膜冷却设计已成为研究热点。旋流和高温燃气首先影响叶片前缘。然而，目前还没有针对考虑燃烧室出口旋流的情况下提出前缘冷却的改进方法。本文围绕着采用前倾扇形孔和减小冷气出流角这两种方式开展了喷淋冷却改进方案的研究。采用压敏涂料(PSP)实验和数值模拟的方法分别获得了气膜冷却效率和冷气流动状态。结果表明：旋流通过在叶片上施加径向压力梯度使气膜在部分位置过度聚集，这增加了气膜分布的不均匀性。喷淋冷却采用前倾扇形孔会降低冷气出流时的动量。虽然这种改进方案改善了气膜的贴敷使面平均气膜冷却效率提高了15.4%，但是会增大气膜分布的不均匀性。减小冷气出流角后，冷气的壁面切向速度增大，壁面法向速度减小。在旋流进气条件下，气膜冷却效率和气膜分布的均匀性都显著提高，面平均气膜冷却效率的提升可达16.5%。本文研究了两种提升旋流进气条件下喷淋冷却的改进方案，希望为叶片的冷却设计提供参考。

蒸汽喷射器是余热回收系统中的关键部件。其性能决定了回收热量和系统效率。然而，较差的喷射器性能一直是系统应用的主要瓶颈。因此，本研究提出了一种利用计算流体动力学（CFD）技术、响应面法（RSM）和遗传算法（GA）来提高蒸汽喷射器性能的优化方法。首先，建立了均匀平衡模型（HEM）来模拟蒸汽喷射器中的两相流。然后，采用正交试验筛选对夹带率有显著影响的关键决策变量。接下来，使用RSM来拟合响应面回归模型（RSRM）。同时，揭示了几何参数相互作用对蒸汽喷射器性能的影响。最后，采用遗传算法求解RSRM的全局最优ER值。结果表明，RSRM对ER表现出良好的拟合（R²=0.997）。经RSM和GA优化后，喷射器的最大效率为27.94%，比初始喷射器的18.83%提高了48.38%。此外，在非设计条件下，优化后的喷射器效率平均提高了46.4%。总之，结果表明，CFD、RSM和GA的结合在两相蒸汽喷射器的优化设计中具有良好的可靠性和可行性。

冷热电联产系统中生物质与太阳能的互补利用为能源危机和环境污染提供了有效的解决方案。本文旨在提出一种基于生命周期评估(LCA)方法的多目标优化模型，用于太阳能与生物质冷热电联供系统的优化设计。通过将多联产系统的生命周期过程划分为6个阶段，来分析能源消耗和温室气体排放。并结合全生命周期环境影响、可再生能源贡献和经济效益等评价指标，对混合系统的综合性能进行了优化。采用结合TOPSIS方法的非支配排序遗传算法II (NSGA-II)来搜索Pareto前沿结果，从而获得最优性能。将所开发的优化方法应用于工业园区的案例研究。结果表明，相较于参考系统，混合系统的性能优化后的效果显著，环境影响负荷降低率(EILRR)为46.03%，可再生能源贡献率(RECP)为92.73%，年总成本节约率(ATCSR)为35.75%。通过比较不同阶段的污染物当量排放量，运行阶段的污染物排放量最大，其次是原料获取阶段。综上可以看出，本文提出的基于LCA的多目标优化模型为设计和优化混合生物质能和太阳能的冷热电联产系统提供了一条潜力路径。

尽管人们在燃烧热声不稳定性研究方面做了大量努力，但在现代燃气轮机或航空发动机中成功抑制热声压力振荡仍然具有挑战性。本文通过大涡模拟研究了声衬对模型环形燃烧室纵向热声模态的影响。对于没有声衬的情况，模拟得到的自激纵向热声不稳定结果与实验得到的热声频率和模态结果非常吻合。随后，我们计算了三种不同声衬偏流速度下的环形燃烧室热声振荡特性。结果表明，燃烧室壁面声衬的存在不仅会影响声场，还会影响流场。当偏流速度较大时，会导致强烈的湍流波动，从而使得压力振荡出现间歇性。这表明流动波动和压力振荡之间的耦合在热声系统间歇性的动态过程中起着重要作用。通过进一步动力学分析，表明这种间歇性是由流场对火焰-声耦合的影响造成的。最后，我们采用了一种基于范德波尔（VdP）振荡器的低阶建模方法，通过加入随机强迫，以再现热声系统的演变特性。虽然与实际燃烧系统相比，该低阶模型较为简单，但它仍然有助于我们理解声衬在燃烧室中的抑制效果，以及应用这种装置的潜力。

新风负荷在建筑热负荷中占有很高的比例。为了高效处理新风负荷，研究人员设计出了一种基于固体除湿的热泵新风机组。为了进一步提高该新风机组的性能，本文研究了复合硅胶在基于固体除湿的热泵新风机组中的应用。首先对固体除湿的核心部件干燥剂涂层进行了研究，实验表明，复合硅胶涂层（CSGC）的吸附速率和平衡吸水量均是硅胶涂层（SGC）的2倍以上。此后，建立了固体除湿热泵新风实验台，分别对基于SGC和CSGC的热泵新风机性能进行了测试。结果表明，在夏季工况下，与基于硅胶涂层的固体除湿热泵新风机组（SGFU）相比，基于复合硅胶的固体除湿热泵新风机组（CSGFU）的平均除湿量和COP分别提高了15%和30%。在冬季工况下，与SGFU相比，CSGFU的平加湿量和COP分别增加了42%和17%。在切换周期为3分钟，压缩机频率为40rps的最佳运行参数下，CSGFU在夏季工况下的COP可达7.6。在不同夏季工况下的实验结果表明，在较高的室外含湿量和温度下，CSGFU和SGFU具有较高的COP和除湿率。 

随着探测识别技术的发展，红外隐身对于军事目标实现反侦察探测具有重要价值。目前红外隐身材料普遍存在结构复杂、辐射调控不便、制备步骤繁琐等不足，极大限制了红外隐身材料的应用。针对红外隐身材料上述不足，受自然界金枪鱼温度响应机制启发，本文提出了一种利用VO₂热致变色特性来调节目标表面发射率的多层红外隐身薄膜，通过智能化的可逆辐射调节机制来满足不同实际场景下坦克的红外隐身需求。研究结果显示，当温度从300 K升高到373 K时，薄膜在8-14 μm波段的峰值发射率从94%降低到20%，可以实现8-14 μm波段高温目标的红外隐身功能。经进一步结构优化，多层红外隐身膜在3-5 μm和8-14 μm波段的平均发射率在373K时分别降低至34%和27%，并在5-8 μm波段的峰值发射率可达65%，实现了目标在3-5 μm和8-14 μm双波段红外隐身和5-8μm波段的散热功能。基于VO₂热致变色的多层红外隐身膜具有结构简单、辐射调控便捷、制备简单等特点。

跨维度数值缩放方法将计算流体动力学（CFD）模型耦合到燃气轮机的热力学模型中，可以实现整机环境下关键部件的高保真度数值模拟。其中，跨维度迭代耦合方法主要依赖于特性图，而全耦合方法直接使用高维度的CFD模型，不依赖特性图。 然而，在嵌入旋转部件时，全耦合方法难以实现而且收敛性差。针对上述问题，本研究提出了一种基于对数变换的全耦合方法，实现了将多个旋转部件直接嵌入到燃气轮机的热力学模型中。随后，通过地面实验数据对全耦合方法进行了验证。结果表明，基于对数变换的全耦合方法在非设计状态中仍然具有稳定的收敛性和更高的数值精度。此外，对全耦合方法与迭代耦合方法在进行了对比。结果表明，全耦合方法与迭代耦合方法在CFD模型的耦合方式和热力学模跨维度数值缩放方法将计算流体动力学（CFD）模型耦合到燃气轮机的热力学模型中，可以实现整机环境下关键部件的高保真度数值模拟。其中，跨维度迭代耦合方法主要依赖于特征图，而全耦合方法直接使用高维度的CFD模型，不依赖特性图。 然而，在嵌入旋转部件时，全耦合方法难以实现而且收敛性差。针对上述问题，本研究提出了一种基于对数变换的全耦合方法，实现了将多个旋转部件直接嵌入到燃气轮机的热力学模型中。随后，通过地面实验数据对全耦合方法进行了验证。结果表明，基于对数变换的全耦合方法在非设计状态中仍然具有稳定的收敛性和更高的数值精度。此外，对全耦合方法与迭代耦合方法在进行了对比。结果表明，全耦合方法与迭代耦合方法在CFD模型的耦合方式和热力学模型的收敛原理上存在差异。

超临界二氧化碳印刷电路板换热器有望应用于第三代太阳能热发电，然而超临界二氧化碳进入换热器时的均匀程度对换热器的综合性能有很大影响，为了提高入口集管对流量分配的均匀程度。本文通过数值模拟的方法对印刷电路板换热器的入口集管进行研究和结构优化。结果表明，当超临界二氧化碳流过集管腔时会产生涡流，涡流会增大流量的不均匀分配，减小涡流的产生会提高流量的均匀分配。当入口集管的无量纲因子为6时，双曲线构型为最优结构。还通过增加过渡段来减小涡流区域，结果表明当扩张角为10°时的结构最好，相比于双曲线构型不均匀度降低了21%，为工程实践提供了指导意义。

本文提出了一种新型带热回收的喷射-复叠制冷系统，回收高温级压缩机的排气余热驱动喷射器，实现高温级过冷的同时，对高温压缩机进行补气。建立了系统分析的数学模型，进行能量和㶲分析并与常规复叠制冷系统进行对比。研究结果表明：新型带热回收的喷射复叠制冷系统具有功耗低、总㶲损少且性能系数高的优点，适用于制取较低温度的工况。在典型工况下，相较于常规复叠制冷系统，新系统的COP提高了9.58%，㶲效率降低了9.50%。

建筑围护结构外表面换热系数是建筑节能设计所必需的重要参数之一，而高海拔基础数据匮乏。因此作者提出了一种基于模型建筑热平衡的简易实测方法，采用同一模型建筑在海拔520 m的成都和海拔3750m的稻城的室外条件下实测其外表面换热系数。重要发现在于：在相同供暖功率下，高海拔室内外空气均温升比低海拔高41.9%；内壁均温升也比低海拔高25.8%。说明高海拔地区在相同能耗条件下可营造更舒适的室内热环境。但高海拔地区的建筑外表面综合换热系数降低了34.48%。室外风速对建筑外表面对流换热系数影响不如低海拔地区显著，实验得到了对流换热系数与室外风速的拟合关系式。采用低海拔地区的建筑外表面换热特性进行高海拔地区建筑节能设计及相关供暖设备选择及系统末端匹配设计是不合适的。

Thermal energy storage (TES) is of great importance in solving the mismatch between energy production and consumption. In this regard, choosing type of Phase Change Materials (PCMs) which are widely used to control heat in latent thermal energy storage systems, plays a vital role as a means of TES efficiency. However, this field suffers from lack of a comprehensive investigation on the impact of various PCMs in terms of exergy. To address this issue, in this study, in addition to indicating the melting temperature and latent heat of various PCMs, the exergy destruction and exergy efficiency of each material are estimated and compared with each other. Moreover, in the present work the impact of PCMs mass and ambient temperature on the exergy efficiency is evaluated. The results proved that higher latent heat does not necessarily lead to higher exergy efficiency. Furthermore, to obtain a suitable exergy efficiency, the specific heat capacity and melting temperature of the PCMs must also be considered. According to the results, LiF-CaF₂ (80.5%:19.5%, mass ratio) mixture led to better performance with satisfactory exergy efficiency (98.84%) and notably lower required mass compared to other PCMs. Additionally, the highest and lowest exergy destruction are belonged to GR25 and LiF-CaF₂ (80.5:19.5) mixture, respectively.

相比联合循环，湿空气透平（HAT）循环具有相近发电效率、更低的成本和氮氧化物排放。HAT循环的典型换热网络由间冷器（可选）、后冷器、湿化器、省煤器和回热器组成，其提高循环效率的同时也增加了系统复杂程度。为简化HAT循环流程，本文提出一种耦合集成后冷器与传统逆流湿化器的新型后冷湿化器概念，建立了考虑压力损失和㶲的一维传热传质模型，并基于100 kW级HAT循环试验数据，开展了后冷湿化过程热力学和流体力学特性研究，分析了管排布局、管径、管间距、管类型等结构参数的影响。研究结果表明通过合理匹配气-液传热过程，新型后冷湿化器可利用更小体积实现原后冷器和湿化器的相同作用，针对百千瓦级HAT循环机组的设备体积可降低47%。后冷湿化过程的主要热阻为管内对流换热热阻，但使用强化换热管不能进一步降低设备体积。

烟气再循环控制(exhaust gas recirculation control, EGRC)是一种进气加热技术，可以与进口/可变导叶控制(inlet guide vane/variable guide vane control, IGV/VGVC)和燃料流量控制(fuel flow control, FFC)共同用于负荷调节，从而有效地改善燃气轮机联合循环(Gas turbine combined cycle, GTCC)的部分负荷(变工况)性能。首先，建立了E级、F级和H级EGR-GTCC设计工况和变工况系统模型，并将其进行了验证。然后，对比分析了E/F/H级GTCC在EGR-IGV-FFC策略和传统IGV-FFC策略下的部分负荷性能。结果表明，EGR-IGV-FFC对E级、F级与H级GTCC系统部分负荷性能均具改善效果，并且在部分负荷下可得到比IGV-FFC更高的联合循环效率。然而，随着燃气轮机级别的提高，EGR作用负荷范围缩小，EGR与IGV调节引起燃气轮机性能下降，导致EGR-IGV-FFC对GTCC系统部分负荷性能的改善效果逐渐减小。此外，在负荷低于50%时，EGR-IGV-FFC对H级GTCC性能的改善效果不如IGV-FFC。本文结果可用于指导各级别GTCC系统部分负荷性能改善。

Thermal energy storage (TES) systems use solar energy despite its irregular availability and day-night temperature difference. Current work reports the thermal characterizations of solar salt-based phase change composites in the presence of graphene nanoplatelets (GNP). Solar salt (60:40 of NaNO₃:KNO₃) possessing phase transition temperature and melting enthalpy of 221.01°C and 134.58 kJ/kg is proposed as a phase change material (PCM) for high-temperature solar-based energy storage applications. Thermal conductivity must be improved to make them suitable for widespread applications and to close the gap between the system needs where they are employed. GNP is added at weight concentrations of 0.1%, 0.3%, and 0.5% with solar salt using the ball milling method to boost its thermal conductivity. Morphological studies indicated the formation of a uniform surface of GNP on solar salt. FTIR spectrum peaks identified the physical interaction between salt and GNP.  Thermal characterization of the composites, such as thermal conductivity, DSC and TGA was carried out for the samples earlier and later 300 thermal cycles. 0.5% of GNP has improved the thermal conductivity of salt by 129.67% and after thermal cycling, the enhancement reduced to 125.21% indicating that thermal cycling has a minor impact on thermal conductivity. Phase change temperature decreased by around 2.32% in the presence of 0.5% GNP and the latent heat reduced by 4.34% after thermal cycling. TGA thermograms depicted the composites initiated the weight loss at around 550°C after which it was rapid. After thermal cycling, the weight loss initiated at ~40°C lower compared to pure salt, which was found to be a minor change. Thermal characterization of solar salt and GNP-based solar salt composites revealed that the composites can be used for enhanced heat transfer in high-temperature solar-based heat transfer and energy storage applications.

本文采用实验和数值计算相结合的方法研究了高负荷跨音速压气机叶栅中激波边界层相互作用（SBLI）现象。试验过程中采用 纹影技术捕捉叶栅中的激波结构，并使用压力探针测量叶片表面的静压分布。同时，采用快速响应压力敏感漆（PSP）技术测量了整个叶片表面的非定常压力分布，捕捉到了 SBLI 引起的激波振荡特征。此外，采用三维RANS对跨音速叶栅中的定常流场进行了数值模拟。结果发现，随着马赫数的增加，设计状态下SBLI现象发生明显的变化，尤其是在 SBLI 引起的分离气泡存在的情况下。值得注意的是，在马赫数为 0.85 时， PSP 技术测量的叶片表面时均压力场呈对称分布，而在马赫数为 0.90 和 0.95 时则呈非对称分布。通过分析PSP瞬态结果发现，激波低频振荡现象与叶片表面的分离泡密切相关，振幅几乎可以横跨一个压力探孔间隔，因此激波的振荡可能会影响到压力探针对于激波位置处压力突变的捕捉。

This study investigated the effects of zigzag-flow channel bending angle in printed circuit heat exchangers (PCHEs) using a computational fluid dynamics method with ANSYS-FLUENT simulation. The three-dimensional model of PCHE with a 15° curved, zigzag channel was conducted for preliminary validation. The comparisons between the CFD simulation results and the experimental data showed good agreement with some discrepancies in the heat transfer and pressure drop results. In addition, different bending angle configurations (0°, 3° to 30°) of zigzag channels were analyzed to obtain better thermal-hydraulic performance of the zigzag channel PCHE under different inlet mass flow rates. The criteria of heat transfer and frictional factor were applied to evaluate the thermal-hydraulic performance of the PCHE. The results showed that the 6° and 9° bending channel provided good thermal-hydraulic performance. New correlations were developed using the 6° and 9° bending channel angles in PCHE designs to predict the Nusselt number and friction factor.