薄膜型催化剂是一种具有应用前景的催化剂，具有节约原料，低成本高效的特点。使用一步法制备了一系列具有不同Fe含量的CuFeOx薄膜催化剂，并测试了空速185,000 mL g^-1 h^-1下甲烷对 N₂O 的催化还原特性。通过XRD、EDX 和 XPS表征发现铁含量的增加会显著影响分散性，并生成活性较低的偏析Fe₂O₃相，研究结果表明，Cu和Fe之间的协同作用在许多维度影响了CuFeOx薄膜催化剂的特征，如空心结构、比表面积、纳米微晶尺寸、催化剂表面Cu+、Fe³⁺、氧的含量，表面的还原程度和强活性位点。采用 DFT 计算，研究了 N₂O在CuFeO₂ (012) 表面模型上的吸附和分解过程。表面Fe位点和空心位点对N₂O分解具有活性，N2O在Fe位点和空心位点的分解能垒在0 K时分别为1.02 eV和1.25 eV。本文提出的通过掺杂氧化铁调控催化剂活性的方法可以为改进CH4催化还原N2O效果提供一种可能的途径。

氢气是一种有可能取代化石能源用于交通、家庭和工业用途的清洁能源。为了增加氢气生产方式，减少化石能源的消耗，利用可再生能源产氢技术已经得到了广泛地发展。由于太阳能和生物质具有分布广泛、制氢方法多样的优势，大多数研究或评论工作都集中在此两类制氢系统。为了实现对当前可再生能源制氢技术发展状况的全面认识，本文对太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能和水电能驱动的制氢系统进行了综述。对这些系统的反应过程、能源效率、外能效率、产氢率、经济和环境性能进行了评估，同时分析了它们的技术挑战和未来发展前景。

线聚焦抛物槽式(PT)太阳能直接蒸汽发生技术(DSG)因其发展较为成熟、整体成本相对较低、易于规模化等优点而具有广阔的发展前景，但其中集热管的热应力变形问题对系统整体性能和可靠性负面影响因其内部流体自身特性而尤为显著。本工作提出一种带有轴向镂空内螺旋导流器的新型集热管，通过集热管结构优化解决上述问题。对于典型PT-DSG回路的预热段、沸腾段和过热段建立了光-热-流动多物理场耦合模型并进行数值模拟。结果表明，新型集热管具有良好的综合性能，螺旋导流器混合流体使管段周向温差最小化，同时轴向镂空结构降低了流阻成本。通过引入管段周向温度均匀性改善指标ε△t和传热性能综合评价因子PEC对结果进行定量评价，对不同的需求目标提出不同的结构优化方案。当ε△t为主要改善指标时，选取扭率为1的导流器结构形式，在预热段、沸腾段、过热段得到的ε△t分别为25.4%，25.7%，41.5%，得到的PEC分别为0.486,0.878,0.596；当PEC为主要改善指标时，选取扭率为6-6.5导流器结构形式，在预热段、沸腾段、过热段得到的PEC分别为0.950,2.070,0.993，得到的ε△t分别为18.2%，13.3%，19.4%。

Infrared thermography, velocity and impingement pressure measurements alongside numerical modelling are used in this study to resolve (heated) surface temperature distributions of turbulent swirling impinging jets for two Reynolds numbers (Re=11 600 and 24 600). Whilst building upon earlier discoveries for this same geometry, this paper provides three new contributions: (1) identifying the role of impingement distance (H/D) as a deciding factor in the trade-off between more efficient heat transfer (at high swirl numbers) and achieving better substrate temperature uniformity (lower gradients), (2) developing correlations to predict Nusselt number for swirling and non-swirling cooling jets, and (3) predicting the underlying mixing field in these jets and its interplay with the thermal distributions resolved.
Results indicate substrate temperature uniformity varies based on H/D and swirl intensity (S) with a significant level of thermal non-uniformity occurring in near-field impingement (H/D=1) at stronger swirl (S=0.59 and 0.74). Four correlations describing the effects of S, Re, and H on the average heat transfer and stagnation heat transfer are developed and yield accuracies of 8% and 12%, respectively. Flow recirculation near the impingement surface is predicted at H/D=1 for stronger swirl jets which disappears at other substrate distances. The peak wall shear stress reduces and the flow impingement becomes radially wider at higher H/D and S. Stronger turbulence or eddy viscosity regions for non-swirling jets (S=0) are predicted in the shear layer and entrainment regions at  H/D=1, but such turbulence is confined to the impingement and wall jet regions for strongly swirling flows.

Spray evaporation of liquid fuels in a turbulent flow is a common process in various engineering applications such as combustion. Interactions between fuel droplets (discrete phase) and fluid flow (continuous phase) have a considerable effect on liquid fuel evaporation. In this paper, both the single- and two-phase modeling of liquid fuel injection into a model evaporating chamber are presented. The influences of important issues such as turbulence models, coupling between gas phase and droplets, secondary break-up and air swirling on the current spray simulation are investigated. Accordingly, the shear stress transport turbulence model, Taylor analogy break-up and two-way coupling models are applied to simulate the two-phase flow. Atomization and spray of fuel droplets in hot air are modeled employing an Eulerian-Lagrangian approach. The current results show an acceptable agreement with the experiments. Adjacent the fuel atomizer, bigger droplets are detected near the spray edge and minor droplets are situated in the middle. With increasing the droplets axial position, the droplets diameter decreases with a finite slope. The smaller droplets have a deeper penetration, but their lifetime is smaller and they evaporate sooner. A linear relation between penetration and lifetime of smaller droplets is detected. Maximum droplet penetration and mean axial velocity of gas phase are observed for no air swirling case. The effect of variation of swirl number on the lifetime of droplets is almost negligible. By enhancing the swirl number, the uniformity of droplet size distribution is reduced and some large droplets are formed up in the domain.

Oxidation of acetylene (C2H2) has been investigated in a high-pressure jet-stirred reactor (HP-JSR) with equivalence ratios Φ=0.5, 1.0, 2.0 and 3.0 in the temperature range of 650 K–900 K at 1.2 MPa. 18 products and intermediates were analyzed qualitatively and quantitatively by gas chromatography (GC) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Generally, with Φ increasing, the production of intermediates increases significantly. CH₄, C₂H₄, C₂H₆, C₃H₆ and C3H8 were important intermediates, which were formed abundantly at Φ=3.0. Sufficient light hydrocarbon intermediates could be an important reason for significant formation of cyclopentadiene, benzene, toluene and styrene at Φ=3.0. A detailed kinetic mechanism consisting of 299 species and 2041 reactions has been developed with reasonable predictions against the present data and previous results obtained at 0.1 MPa. According to flux and sensitivity analysis, H and OH radicals play important roles in the consumption of C₂H₂. The combinations among light hydrocarbons and their free radicals are the main generation pathways of aromatics. C₃H₃, IC₄H₅ and AC3H5 are important precursors for the formation of aromatics. By comparing the results of atmospheric pressure and high pressure, it can be found that increasing the pressure is conducive to fuel consumption and aromatics generation.

本生灯燃烧器是研究湍流-火焰相互作用的典型几何模型燃烧器。在大多数实验研究中，仅使用湍流强度和积分尺度来表征湍流流场，而不考虑湍流孔板的穿孔几何形状。然而，由于穿孔几何形状影响涡的形成和破碎，在讨论火焰-湍流相互作用时必须考虑。为了研究相近湍流强度和积分尺度条件下不同孔板的穿孔几何形状对甲烷/空气火焰的影响，采用动态增厚火焰模型进行大涡模拟。模型验证表明，大涡模拟与实验结果吻合较好。在无反应流动中，圆孔板条件下的涡拉伸项始终大于狭缝孔板条件下的涡拉伸项，这是由于流场中的应力对涡量矢量拉伸造成的。在反应流的火焰根部，旋涡拉伸起主要作用，圆孔板条件下的总涡量仍然较大。在圆孔板条件下，更多的小涡可以影响和皱折火焰前缘，从而增加大曲率下的概率密度分布。两种孔板的穿孔情况下的三维曲率分布均偏向于负值。瞬时火焰前缘的曲率呈负趋势，这是膨胀项影响的结果。圆孔板条件下火焰前缘的涡伸和膨胀值明显较大。

为分析平板环路热管的温度震荡和两相流特性，开展了可视化实验。在20℃冷却和水平运行条件下，分析了充液率和热负荷对温度震荡的影响。结果显示，充液率由34%增大到58%的过程中，由于储液室液体占比和内部压力不断增大，温度震荡现象逐渐衰弱。同时，在启动过程中，由于更剧烈的两相运行，温度震荡倾向于在沸腾和稳定运行阶段中出现，而在缓慢蒸发阶段内的温度曲线较为平滑。随着热负荷的增大，蒸发器内的蒸发现象更加剧烈，导致更快的启动速率和更高的温度震荡频率。另外，在热泄漏和过冷工质回流的共同作用下，在储液室内观察到了气-液界面波动现象，其进一步影响了环路热管系统的运行稳定性。

了解复合材料部件的物理特征与导热路径之间的相关性有利于优化整体传热性能。在此，我们进行了数值模拟，以研究氧化铝（Al₂O₃）填充复合材料的热导率和热通量分布。通过实验数据和理论模型对有限元模型进行了验证。研究了界面热阻、基体和Al₂O₃填料的本征热导率以及Al₂O₃填料尺寸效应等关键因素的影响。对于单一的Al₂O₃填充复合材料，结果表明，增加基体的本征热导率有助于沿着传热方向桥接Al₂O₃通道，但通过提高Al₂O₃填料的本征导热率、调整Al₂O₃填料尺寸和降低界面热阻，所起的作用非常有限。在引入多尺度填料后，发现通过调节其尺寸匹配效果可以实现高导热性。在最佳二元比70:30（40μm:15μm）和三元比55:35:10（40μm/15μm:10μm）下，导热网络呈现出大尺寸填料的主导骨架和小尺寸填料的桥接分支特征，有利于形成完整连续的导热网络。本研究为Al2O3填充复合材料的导热设计提供了实用指导。

Solar air heaters are at the centre of interest owing to their widespread use for various purposes. In the study, thermal performance analysis of a solar air heater that can be easily produced from daily waste materials is done. The system has a low-cost structure with both waste material use and a simple design. The proposed system is tested under different climatic conditions, and the energetic and the exergetic performance figures are obtained for the first time in literature. It is observed from the experimental tests that the results are stable and coherent as well as in good accordance with the similar attempts in literature with some cost reductions and performance improvements. Thermodynamic performance analyses indicate that the maximum energy efficiency of the system is about 21%, whereas the exergy efficiency is 1.8%. The energetic and exergetic outputs of the system are also determined to be 27 W and 3 W, respectively, which is promising.

气化飞灰是煤气化过程产生的固体废弃物，出于环保要求和资源化利用，亟需对其进行有效处置。为进一步明确气化飞灰资源化利用可能，详细分析了十种循环流化床煤气化飞灰的理化特性。结果表明，气化飞灰普遍具有零水、超低挥发分（0.90%-9.76%）、高碳（37.89%-81.62%）和超细粒径（d₅₀=15.8-46.2 μm）等物性特征。受益于温和气化条件，循环流化床气化过程对固体原料表现出活化作用，气化飞灰的孔隙结构较为发达（SBET=139-518 m²/g），具有疏松多孔的结构特征，部分气化飞灰已具备直接作为多孔碳材料使用的基本条件。气化飞灰具有丰富的无定形碳结构，反应活性良好，具备通过活化进一步改善孔隙结构的潜能。气化飞灰的反应活性和孔隙结构与煤阶密切相关。通常，煤阶越高，气化飞灰的反应活性越差，微孔结构越发达。本研究指明了循环流化床煤气化飞灰在制备多孔碳材料方面的物性优势。

操作条件对固体氧化物电解池（SOEC）的电解性能和温度分布有巨大的影响。然而由于原位测试方法的局限性，很难通过实验获得电解池中的温度分布等信息。本研究建立了电化学-流场-温度场耦合的电解池三维数值模型，并通过对比实验的电流-电压曲线和电化学阻抗谱（EIS）数据进行了准确性验证。分析了包括操作温度、燃料中的蒸汽和氢气分压、燃料入口流速和入口温度等不同操作条件下的电解池性能和温度分布。结果表明，电解池性能随着操作温度的升高而提升；增加蒸汽分压提高了电解性能和温度分布均匀性，但降低了蒸汽转化率；过低的氢分压降低了燃料气体混合物的扩散能力并增加了浓度阻抗；虽然增加燃料气体流速提高了电解性能，但也降低了温度分布的均匀性，且较低的空气流速有利于提高温度分布的均匀性；燃料入口温度对电解性能影响相对较小，为了获得更均匀的温度分布，预热空气比预热燃料更重要。

质子交换膜电解池 (PEMEC) 具有纯度高、功耗低特点，是一种极具发展前景的制氢技术。本文基于计算流体力学和有限元方法，利用三维非等温模型计算 PEMEC 性能，并研究膜/催化剂 (MEM/CL) 界面处电流密度、物质浓度和温度分布规律。此外，还研究了不同操作条件和不同设计参数对极化曲线、电能需求和电池效率的影响机制。研究结果表明，电流密度、氢浓度、氧浓度和温度的最大值位于中心肋下方并沿着出口的方向增加，而水浓度的最高值则位于通道下方并沿着出口方向减小。研究发现气体扩散层 (GDL) 厚度的增加有利于 MEM/CL 界面非均匀分布的减小。还发现将工作温度从 323 K 提高到 363 K ，可以降低电池电压和能量消耗。氢离子扩散随着阴极压力的增加而降低，这将增加能量消耗并降低电池效率。此外，增加 GDL 和膜的厚度会增加能量消耗并降低电效率，然而增加 GDL 孔隙率会降低电能需求并提高电池效率，因此建议使用薄的膜和孔隙率大的GDL。

在管式相变储热器中添加翅片是提高相变储热单元性能的一种简单有效的方法。翅片的合理布置对于提高储能单元的性能至关重要。为了提高三重管储热单元的性能，本文提出了一种新型的V形翅片结构。通过数值模拟研究了储热系统的储热性能。首先，通过二维模型研究了不同V形翅片布置的三管式储能器的性能，并与传统矩形翅片结构进行了比较，得出了最佳翅片布置。结果表明，与传统的矩形翅片相比，具有最佳布置的V形翅片可以将相变材料（PCM）在储热单元中的熔化时间减少31.92%。在此基础上，研究了翅片角度和翅片厚度对储热单元的影响。然后，建立了储热单元的三维模型。详细讨论了传热流体（HTF）的流动参数（入口温度、入口流量）对其性能的影响。最后，对整个蓄热单元进行了储能分析。

作为一种热效应制冷技术，压卡制冷技术正日益受到关注。据相关文献报道，新戊二醇（NPG）具有巨大的压卡效应，是一种极具潜力的压卡材料。然而，固-固相变温度高和导热率低限制了NPG在压卡制冷中的应用。本研究降低了NPG的固-固相变温度，并在此基础上提高了基于NPG压卡材料的导热率。首先制备了三羟甲基丙烷（TMP）质量分数为20%的NPG/TMP二元体系，该二元体系的固-固相变温度为283.15K。随后在该二元体系中加入石墨烯以提高热导率，最终确定了石墨烯最佳添加质量分数为5%。该复合材料的导热率达到了0.4 W/(m·K)，相比于二元体系提高了110%。为了预测导热率提升对压卡制冷循环中“取冷”过程的影响，本文建立了相关数值模型并进行模拟计算。结果表明，石墨烯质量分数为5%的复合材料作为压卡材料时压卡热制冷循环的“取冷”时间比二元体系作为压卡材料时缩短了50%。

The costs of conventional fuels are rising on a daily basis as a result of technical limits, a misallocation of resources between demand and supply, and a shortage of conventional fuel. The use of crude oil contributes to increased environmental contamination, and as a result, there is a pressing need to investigate alternate fuel sources for car applications. Biodiesel is a renewable fuel that is derived chemically by reacting with the sources of biodiesel. The present research is based on analyzing the effect of fish oil biodiesel-ethanol blend in variable compression engine for variable compression ratio (VCR). The processed fish oil was procured and subjected to a transesterification process to convert fatty acids into methyl esters. The obtained methyl esters (biodiesel) were blended with ethanol and diesel to obtain a ternary blend. The ternary blend was tested for its stability, and a stable blend was obtained and tested in VCR engines for its performance, combustion, and emission characteristics. In the second phase, experiments are conducted in the diesel engine by fueling the fish oil methyl ester and ethanol blended with diesel fuel in the concentration of 92.5 vol% of Diesel+7.5 vol% of Fish oil+1.25 vol% ethanol, 92.5 vol% of Diesel+7.5 vol% of Fish oil+5 vol% ethanol, 87.5 vol% of Diesel+12.5 vol% of Fish oil+1.25 vol% ethanol, 87.5 vol% of Diesel+12.5 vol% of Fish oil+5 vol% ethanol, 82.5 vol% of Diesel+17.5 vol% of Fish oil+1.25 vol% ethanol, 82.5 vol% of Diesel+17.5 vol% of Fish oil+ 5 vol% ethanol to find out the performance parameters and emissions. Because the alternative fuel performs better in terms of engine performance and pollution management, the percentage chosen is considered the best mix. The results showed that the use of a lower concentration of ethanol in the fish oil biodiesel blend improved the engine thermal efficiency by 5.23% at a higher compression ratio. Similarly, the engine operated with a higher compression ratio reduced the formation of HC and CO emissions, whereas the NO_x and CO₂ emissions increased with an increased proportion of biodiesel in diesel and ethanol blends.

未来的高功率密度发动机需要高的进气增压。然而，现有研究中关于增压对发动机混合、燃烧和排放的影响的结论并不一致。本文研究了低、中、高负荷下进气压力为100～400 kPa时的混合、燃烧和排放特性。结果表明，进气压力的增加有利于空气卷吸的增强，但空气利用率降低，因此需要优化喷射压力以有效改善混合。对于100 kPa的进气压力，平均化学反应路径是低温反应路径，而较高进气压力下的反应路径主要是高温热解。对于碳烟排放，当当量比低于0.175时，气缸中的氧气充足，因此温度降低的影响更显著，这导致碳烟排放随着进气压力的增加而增加。否则，增加氧气浓度的影响更为显著，因此碳烟相应减少。当缸内温度峰值低于1800 K时，氧浓度的增加影响更为显著，因此NOx排放量随进气压力的增加而增加。否则，NOx排放规律与温度变化一致。

压卡制冷技术由于其性能高效且环境友好被认为是下一代替代制冷技术之一。近年来，许多研究人员一直致力于寻找具有大压卡效应的材料，而忽视了对压卡制冷系统及其热力学循环的研究。新戊二醇（NPG）由于其巨大的等温熵变和相对较低的运行压力，被认为是压卡制冷技术的潜在制冷剂之一。为了评估使用NPG的压卡制冷系统的性能，本研究基于NPG的亚稳态温熵图建立了逆布雷顿循环。从不可逆性、运行温度区间及运行压力等方面研究了该系统的性能，并利用有限速率传热进行了优化。通过揭示两个等压过程中不可逆的影响，为系统的优化设计提供了指导。结果表明，当系统完全利用NPG的相变区时，其COP可以达到8.8，对应温跨可以达到10K；而当系统在室温下运行且系统温跨可以达到10K时，其COP也可以达到3。此外，本研究揭示未来压卡制冷系统可以通过对固态制冷剂NPG的改进进一步提高其性能，为压卡制冷系统的发展提供了指导。

循环流化床后燃技术能在燃料燃烧过程中大幅降低NO_X排放，并且在燃烧神木煤时成功地实现了超低NO_X排放。为开发后燃技术下NO_X和SO₂协同脱除潜力，在带有后燃室的0.1 MWth循环流化床小试试验台上进行了试验，本文主要关注了后燃下空气分配比，温度和添加石灰石对NO_X和SO₂排放的影响。试验结果表明，与常规循环流化床燃烧相比，后燃技术能够大幅降低NO_X排放，但导致SO₂略微升高。后燃下较高的SO₂排放也是低NO_X排放的一个原因。随着λCFB减少，NO_X排放先减少后增加，SO₂排放变化趋势与之相反。后燃下λCFB为0.9时，NO_X排放最低，而SO₂排放最高。与常规循环流化床燃烧相比，后燃下提高燃烧温度和添加石灰石对NO_X排放的不利影响较小。炉内喷钙脱硫技术在后燃技术下是可行的，其脱硫效率与常规循环流化床燃烧下脱硫效率相当。

甲烷干重整(DRM)工艺由于能够将CH₄和CO₂直接转化为高附加值合成气，近年来备受关注。开发具有高活性和稳定性的催化剂是DRM的关键。本研究采用溶胶-凝胶法、共沉淀法和水热法制备分别制备了LaNiO₃，研究制备方法对催化剂结构和DRM反应性能的影响。此外，还研究了所制备的LaNiO₃催化剂在蒸汽、CO₂和空气环境下的再生性能。结果表明，溶胶-凝胶法制备的LaNiO₃在750℃温度下具有最佳的DRM性能。在750℃时，由于制备过程中Na⁺离子的残留，水热法制备的样品的DRM性能受到抑制。再生试验表明，三种气氛均不能恢复样品中的LaNiO₃钙钛矿相，但可以消除DRM反应过程中样品中的碳沉积，因此样品在不同循环阶段均能保持稳定的DRM性能。