2025年, 第34卷, 第1期 刊出日期：2024-12-27
-
全选|
-
热科学学报. 2025, 34(1): 1-23. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2076-z锂离子电池是未来电动汽车和储能技术发展的重要组成部分和储能单元。因此，为应对锂离子电池的温度敏感性，维护锂离子电池的安全运行，采用合适的电池热管理系统（BTMS）是非常有必要的。本文从小规模电池组和大规模电化学储能电站（EESPS）两个方面探讨了目前主要的BTM策略和研究热点。详细介绍了各种散热方式（空气散热、液体散热、PCM散热、热管散热、混合冷却散热）的实际应用情况、优缺点及未来发展趋势。其中，结合工程应用，对风冷和液冷进行了深入的讨论，对PCM、热管和混合冷却的最新研究进展进行了阐述。本研究对BTMS在各个规模尺度上的研究提供了一个全面的认识。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 24-33. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2087-9对四种不同开孔率的管壳式熔盐电加热器的流动和换热特性进行了数值模拟。管壳式电加热器具有相同的几何结构和布管方式，且均采用单弓形折流板，但存在四种不同的折流板开孔率(φ)，即0%、2.52%、4.06%、6.31%。结果表明，在折流板上合理开孔可以显著降低壳程流动压力损失，有效降低壳侧流动死区面积，并且能够明显消除电加热管表面存在的局部高温现象，但是换热系数略有下降。所有开孔方案与未开孔的基准方案相比，壳侧压降均有明显降低。特别是φ=6.31%时，在所有方案中表现最佳，其壳侧压降比未开孔方案降低至多50.50%。在计算范围内，φ=0%的对流换热系数最高，分别比φ=2.52%，4.06%，6.31%高5.26%~5.73%，5.14%~5.99%，7.31%~8.54%。所有开孔方案的综合指数h/Δp1/3均比未开孔方案高，其中φ=6.31%的综合性能最好，综合指数比未开孔方案提高了15.29%~17.18%。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 34-49. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2061-6
湍流团聚被认为是一种提高细颗粒物去除效率的有前景的技术。为了更好地理解颗粒的输运、团聚行为和流体-颗粒相互作用，我们采用大涡模拟（LES）耦合离散元法（DEM），在圆柱形涡流尾迹的影响下对这些现象进行了数值探索。通过与可用的直接数值模拟（DNS）结果进行比较，验证了 LES 方法的有效性。我们采用了JKR接触模型来模拟颗粒之间的相互作用。分析了不同粒径（dp = 2–20 μm）的颗粒在层流和过渡剪切层（TrSL）流态下的分布和团聚特性。细颗粒集中在涡流中心，而较大的颗粒聚集在涡流周围。颗粒的团聚效率呈现出横向（y 方向） “M ”形轮廓。随着雷诺数的增加，团聚效率和湍流强度提高。颗粒絮团聚率在一定雷诺数下达到峰值。然而，在更高的雷诺数下，减少流场中颗粒的停留时间会降低团聚效率。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 50-61. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2056-3Heat exchangers have the potential for various engineering applications, and their performance is enriched by surface modification. The proposed system enriches the heat exchanger’s performance by adapting a peened stainless steel (SS) surface blasted with copper, grinding, sand, and iron. The influences peened SS surface modified with a copper blast, grinding, sandblast, and iron blast on the surface morphology of shell and tube heat exchanger surface (STHE) is analyzed via tungsten heated cathode electron gun featured scanning electron microscope and observed coarse grain surface. The SS surface featured STHE performance is experimentally evaluated by different flow rates (30, 60, 90, and 120 L/min) underwater fluid medium functioned by the temperature ranges of 25–75°C and its results are compared with computational fluid dynamic (CFD)/heat transfer research (HTRI) analyzed results. The 60 L/min flow rate was spotted as an optimum value for both shell and tube side reasons. The STHE is operated with a 60 L/min flow rate under the different peened surfaces and evaluated its Stanton number, Nusselt number, logarithmic mean temperature difference (LMTD), overall heat transfer coefficient, number of transfer units (NTU), effectiveness, and exergy efficiency. The iron blasted SS peened surface was observed to have better SHTE performance like Stanton number (0.0012), Nusselt number (2180), reduced LMTD of 31°C, improved overall heat transfer co-efficient of 2400 W/(m2∙K), better NTU of 0.5532, good effectiveness value of 0.451 62, and hiked exergy efficiency of 10% respectively.
-
热科学学报. 2025, 34(1): 62-76. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2046-5本文建立了一个综合数值模型，用于预测微藻在光/暗循环条件下的生长速率，用于指导反应器结构优化，改善微藻培养的光照条件，提高光合效率。首先，采用CFD方法用于模拟反应器内流体流动，应用Lagrangian 方法追踪微藻细胞的运动，使用辐射传递方程（RTE）获得光照强度分布。然后，将光辐射场和微藻细胞运动结合获取光照历程，并整合到光合作用单元（PSU）模型中。数值结果表明，提高光/暗循环频率和有序混合能够促进微藻的高效培养。此外，本文还分析了气升式光生物反应器中添加挡板产生的涡流流场对提高微藻生长率的作用。当使用 1:1 的挡板间距时，微藻的生物质产量比原来的 PBR 提高了 41.8%。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 77-91. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2005-1作为多级轴流压缩机先进设计体系的核心组成部分，通流设计具有耗时少、优化空间大的优点。但迄今为止，绝大多数有关通流问题的研究仅限于通流反设计，很少有研究致力于通流优化。本文提出了一种基于通流设计的多级轴流压缩机自动快速优化设计方法，将通流反问题求解器嵌入到遗传算法中，以实现对轴流压气机设计效率的优化。本方法选取环量和外侧子午型线作为两类设计参数，以优化叶片形状和子午流道。为了验证本方法的有效性，本方法首先被用来优化NASA Stage 35，CFD预测结果表明，本方法能够将NASA Stage 35在设计点的绝热效率提升1.18%。本方法然后被用来对一台6.5级大流量的工业轴流压气机进行通流优化，CFD预测结果表明，其在设计点的绝热效率提升了1.09%，而整个通流优化过程仅需要台式计算机花几分钟的时间即可完成。该优化结果还揭示了两条适用于先进轴流工业压气机的通流设计启示。该工作对提高通流设计方法的发展水平具有重要的科学价值，对拓展多级轴流压气机通流优化空间具有工程应用价值。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 92-109. https://doi.org/10.1007/s11630-024-1970-8低雷诺数效应是影响高空长航时无人机中压气机及其他主要部件性能的重要因素，为了改善高空低雷诺数条件下压气机流动状态并减少流动损失，本文提出了一种基于代理模型的气动优化流程。该流程结合了类别形状变换、拉丁超立方采样、梯度上升决策树和遗传算法，来优化了高亚声速压气机叶栅。研究验证了代理模型的准确性，并证实其可用于低雷诺数下的优化过程。而遗传算法的准确性在常见测试函数下也要高于其他算法。通过数值模拟验证了优化结果，并比较了优化前后的流动差异，特别是边界层内的流动。优化过程通过调整叶片型线，延迟吸力面上边界层转捩过程，将常见层流分离气泡中的湍流再附转变为层流再附，减少了分离泡湍流再附和尾缘湍流分离所引起的混合损失和尾涡损失，最终改善了压气机叶栅性能，减小了叶片后尾迹宽度。最终通过这一优化过程，在雷诺数为2.5×105、3.5×105和4.5×105时，总压损失系数分别降低了16.32%、20.76%和22.16%。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 110-128. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2077-y通过数值模拟研究了大节距、高载荷涡轮叶栅的分区端壁设计，分析了型线的顶点轴向位置和峰值点对二次流损失的影响。分区端壁造型主要由靠近前缘压力侧的凸结构和通道中下游吸力侧的凸结构组成。选择空气理想气体为工质，固定出口平均静压和入口平均总温，选用SST γ-θ湍流模型。数值模拟结果表明压力侧凸结构通过调节流场静压分布抑制了来流的展向和流向迁移趋势，进而有效限制了马蹄涡在压力侧的发展。吸力侧凸结构改变了流场的静压分布，使横流与吸力侧间的夹角增加，端壁吸力侧角区附近的低动量流体的积聚、角涡的发展和吸力侧尾缘的流动分离被抑制。因此，大节距、高载荷涡轮叶栅的能量损失系数从0.0564降低至0.0485，二次流损失减少了25%。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 129-144. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2066-1本文采用了一种新的被动控制方法，即利用仿生斜向小肋阵列来缓解压气机叶栅尾缘端壁附近的流动，并通过数值模拟方法研究了其在控制角区分离方面的有效性和机制。斜向小肋阵列被布置在叶栅通道上游的端壁上，并系统研究了肋条高度、偏航角和相对位置对角区分离控制效果的影响。研究结果表明，斜向小肋阵列可以在叶栅稳定工况范围内有效地控制角区分离。具体而言，仅采用高度为边界层厚度0.1倍的肋条，就能使总压损失显著降低多达14.53%，同时使静压系数提高21.74%。流动分析显示，肋条通道内生成的小尺度诱导涡在积聚效应的作用下，在下游边界层底部附近逐渐汇聚，形成了一个高强度的大尺度诱导涡，这一现象相较于传统的涡流发生器，有效减少了附加损失。此外，诱导产生的大尺度涡促进了主流与边界层之间的掺混，抑制了端壁边界层内低能流体的横向迁移，这延缓了分离涡的形成并消除了角区的涡环，最终提高了叶栅的气动性能。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 145-158. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2074-1风力机尾流特性受大气边界层来流和机组运行条件(如叶尖速比和偏航角)等因素的影响。本研究通过在风洞中布置不同尺寸的尖劈、挡板及不同数量的粗糙元构建出两种速度梯度和湍流强度的大气边界层风场。在此基础上，对直径为0.8 m、轮毂高度为0.6 m的小型风力机开展风洞实验，研究不同叶尖速比、偏航角和大气边界层来流对风力机尾流特性的影响。实验结果表明，风力机近尾流区的流向速度亏损随叶尖速比的增大而增大，而远尾流区对叶尖速比的敏感性较低。风力机偏航运行时，尾流中心的偏移量随偏航角增加先线性增加，随后趋于稳定，最大偏移量约为风轮直径的一半。此外，偏航角增加还会导致机组尾流宽度收窄，尾流区湍流强度和影响范围减小。大气边界层条件下，来流中的高湍流强度会加速风力机尾流的恢复，且随着尾流区轴向位置的增加，径向方向的雷诺应力分布逐渐趋于一致。此外，大气边界层来流增强了风力机尾流的蜿蜒效应，且尾流中心波动在高湍流强度环境中更为显著。该研究可为风电场的优化运行提供指导。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 159-175. https://doi.org/10.1007/s11630-024-1994-0超临界二氧化碳（sCO2）布雷顿循环系统因其高效率、结构紧凑和良好的热源适应性等优势，已逐渐成为一种新兴的、极具潜力的热功转换方式。基于国家重大基础设施项目“高效低碳燃气轮机试验装置”下属的循环输出功率接近3MW的sCO2布雷顿循环试验台，建立了简单回热循环系统的较为详细的动态仿真模型，研究了系统在启动过程中采用不同启动策略和不同缓冲罐容积时的动态响应特性。研究结果表明，缓冲罐容积越小，启动过程中压缩机入口参数波动越快、振幅越明显。如压缩机入口密度的允许相对偏差限制不超过5%，那么缓冲罐容积与整个闭式循环容积占比不应低于36.8%；透平旁路启动时，采用同时升温、升转速的策略可以有效减小压缩机入口参数的波动、帮助更快地达到稳定；为减少旁路切换时参数的波动，给出了旁路切换时透平旁路阀（TBV）和透平主调节阀（MGV）开度的匹配表。研究结果可为试验台后续的调试和运行提供一定参考。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 176-187. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2072-3中国丰富的芦苇资源为制备建筑保温材料提供了丰富的原料。将无路可去的芦苇制备成保温材料，满足环境可持续性发展的同时，提高了芦苇的附加值，创造了新的经济收益。原生态生物质表面的疏水性导致粘结成型强度弱、结构不致密等问题，以及表面残留虫卵虫害滋生等问题，本研究以芦苇秸秆为原材料，发泡地质聚合物为粘结剂制备芦苇基建筑保温材料。为改善芦苇秸秆与发泡地质聚合物之间的界面粘合状态，将芦苇秸秆进行表面改性，提出热化学改性方法，即热碳化。同时对不同表面热改性程度的芦苇基建筑保温材料的力学性能、水力学性能，尤其是防火性能、耐候性能等已发表文献中少有的特性参数进行测试，从而更加综合地评估所研究的建筑保温材料性能。当芦苇秸秆的表面热改性条件为250℃（30 min）时，芦苇基建筑保温材料的综合性能最佳，此时材料密度为321.3 kg/m3，抗压强度为0.59 MPa，导热系数为0.101 W/(m.K)，pH为11.27，吸湿率为25.1%。与原生态芦苇基保温材料相比，所研究的材料界面粘合情况得到改善，抗泛碱能力，耐干湿循环能力和防火性能也得到一定提升。该新型材料可以广泛用于传统建筑保温隔热改善以及用于装配式建筑做夹心填料，如制备自保温墙体等场景。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 188-205. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2043-8在数据中心运行过程中，会产生大量的低品位废热。为了回收废热，提出了太阳能集热器、双效吸收式制冷和有机朗肯循环的耦合系统。对系统性能进行了详细的分析。对于有机朗肯循环，选择了五种有机工质:R245fa、R245ca、R123、R11和R113。R245fa、R113和R245ca分别获得最大净输出功率、热效率和㶲效率。在双效吸收式制冷系统中，蒸发温度、冷凝温度和发生器压力影响COP和㶲效率。在发生器压力不变的情况下，COP随蒸发温度的升高和冷凝温度的降低而增大。当COP达到1.3时，随着蒸发温度或冷凝温度的变化，COP略有降低。制冷系统的㶲效率与COP的变化趋势相同，㶲效率最大值出现在0.32左右。同时，定义了一个新的性能指标rPUE来评价数据中心的电力利用效率，并且采用多目标优化方法优化了流量分配比和热源温度。结果表明：当质量流量分配率为0.6，热源温度为168.5℃时，系统的rPUE和单位总生产成本得到最优解。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 206-222. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2059-0由生物质有机原料气化产生的合成气是清洁和可持续的能源之一。生物质能源获取简单、可再生等优点，可以满足临时供电的能源需求。本研究设计了一种适用于车载的生物质发电系统。利用生物质为原料，以FPSEG为原动机，通过燃烧生物质燃气加热FPSEG热端的方式实现了生物质能到电能的转换。本研究针对发电系统中的生物质气化系统和热电转换系统展开了匹配和关键参数设计。并利用Si-C泡沫陶瓷构建了多孔介质区域，搭建了能量转换实验平台，探究了多孔介质的床层高度、孔隙密度，多孔区域直径和不同进气量条件对发电性能的影响，并根据实验结论对热电转换系统进行了优化。具体来讲，FPSEG发电功率增长速率随着床层高度的增高先增加后减小，并在床层高度为40 mm时达到最大。多孔区域直径的增加有利于FPSEG发电功率变化率的增长，而多孔介质孔隙密度的变化对FPSEG发电功率变化率没有显著影响。随着进气量的增加，发电功率的上升速度先增加后减小。其中，当进气量为9.5 m3/h时发电功率变化率最大，当进气量为6.5 m3/h时发电系统热电转化效率最高，约45.1 %。通过对热电转换系统热惯性和燃烧结构的优化，发电系统功率上升速度提升明显，其中当进气量为9.7 m3/h时发电功率变化率达到1.8 W/s。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 223-241. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2064-3泡沫金属在促进相变材料传热的同时会降低其储能密度。本文对泡沫金属的孔隙率（0.96、0.94、0.92或0.90）和孔密度（PPI）对复合相变材料的传热性能的影响进行了研究。采用低孔隙率泡沫铜可以提高熔化速率。此外，针对矩形单元右底的部相变“死区”，引入了梯级泡沫金属的区域化增强策略。综合分析了所有泡沫金属复合相变材料的动态熔化性能。结果表明，梯级配置的泡沫金属有利于传热性能的优化。具体的，水平方向的梯级泡沫金属有利于提高熔化性能：当后部泡沫金属孔隙率为90%时，总熔化时间最多可减少17.98%，储能密度率可提高5.48%。此外，垂直方向的梯度泡沫金属对相变单元平均温度均匀性有所提升，并使加热壁的温度更低。综上所述，梯级泡沫铜的局部增强对复合相变材的相变过程具有促进作用，并且在太阳能储热和热保护领域具有巨大的潜力。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 242-253. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2079-9颗粒填充床储能系统具有成本低、储能温度区间广等优点，可以与太阳能热发电系统相结合，解决可再生能源固有的波动性和不连续性。开发低成本、储能性能优异的新材料是储能领域永恒的研究热点之一。本文创新性地使用烧结矿石颗粒作为储能材料，通过储热实验研究了颗粒尺寸对填充床的气流阻力特性、储能特性和温跃层演化特性的影响。结果表明，对于宏观尺度上的颗粒，颗粒越小，床层的绝对渗透率越低，气流阻力越大。颗粒较小的填充床具有更大的比表面积、更大的体积质量和更小的床层空隙率。因此，颗粒较小的填充床具有更好的温跃层特性，不可逆损失较小，在储热循环中可以实现更高的热效率和更高的㶲效率。25–40 mm、16–25 mm和10–16 mm颗粒填充床的循环热效率分别为53.58%、56.27%和57.60%，循环㶲效率分别为61.81%、69.25%和74.13%。此外，本文还研究了释热流量对储热性能的影响。实验结果表明，应根据不同的热需求选择合适的释热策略。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 254-267. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2012-2本研究首次在一台三缸1.5L混动专用发动机上进行了三火花点火方案的设计，并在此基础上研究了不同点火模式对高稀释工况下发动机燃烧和排放特性的影响。在2000 rpm 8 bar BMEP工况下的测试结果表明：基于缸内高滚流强度设计，仅采用被动预燃室所能实现的稀燃极限相比单火花塞更低，由此使得最低油耗和NOx排放略有增加。在被动预燃室基础上增加侧置火花塞可相比单火花塞提高稀燃极限拓展能力和发动机性能，然而其改善程度低于三火花塞方案。随着lambda增加，被动预燃室或被动预燃室加侧置火花塞对于燃烧相位的改善效果逐渐减弱，而滞燃期和燃烧持续期明显增加。相同lambda条件下，侧置火花塞可缩短滞燃期，但对燃烧持续期改善并不明显。在极稀混合气条件下，被动预燃室及被动预燃室加侧置火花塞在燃烧特性方面的优势已不再明显，但采用三火花塞点火可同时有效缩短滞燃期和燃烧持续期。三火花塞稀燃拓展能力最强，因此原始NOx排放最低，且由于末端混合气燃烧更加充分，CO和HC排放也明显降低。基于三火花塞的优异性能，针对发动机最高热效率进行了进一步探究，结果表明采用RON92燃油时，发动机最终在当量燃烧加EGR和稀燃模式下分别实现了43.69%和45.02%的有效热效率。采用RON100燃油时，采用稀燃模式最高有效热效率可进一步提升至45.63%。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 268-282. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2065-2本文利用湍流燃烧弹实验设备重点研究了天然气/空气的湍流预混火焰的球形膨胀火焰的几何特征，探讨了不同初始温度(T=300–400 K)、初始压力(P=0.1–0.3 MPa)、湍流强度(u’=1.0–2.7 m/s)、含氧量(φ(O2)=15%–21%)和二氧化碳含量(φ(CO2)=0–20%)对火焰特性的影响。基于高速度摄像机拍摄的火焰图像，得到在笛卡尔坐标系下的火焰轮廓。通过提取火焰锋面、小波分解和网络拓扑等手段从宏观和微观两个角度研究了实验条件对火焰几何特性的影响。结果表明，对于显著的火焰皱褶，组分浓度和湍流强度的变化对火焰皱褶比的影响更为明显。火焰前锋的皱褶保持了一定程度的相似性，这具体表现在最大波动半径的角度局部分布上。大尺度(D6–D8)扰动下的扰动能量相对较高并且趋势相似，对火焰锋面的几何特性产生显著影响。不同的分解尺度或火焰半径下相关度的峰值较为分散，这表明不同细节分量之间不存在线性相关。此外，关键皱褶区域内节点度的概率分布与大尺度皱褶和扰动能量的趋势不同，尤其是在初始压力变化时，这是因为关键皱褶的数量会根据扰动的强度和区域的跨度而变化。因此，火焰局部半径的扰动频率增加并不一定会导致关键折叠区域数量的增加。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 283-302. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2055-4This study investigates the effect of aluminium oxide nanoparticlesaddition to biodiesel blends made from dairy milk scum on performance and combustion characteristics of the diesel engine. The dispersion of Al2O3 nanoparticles in B20 blends at different concentrations was done with the help of ultrasonicator. Good number of blends were prepared for the analysis. Advanced Machine learning algorithms (Random Forest (RF) and CatBoost) was used for the prediction. The results show that in comparison to biodiesel blends without nanoparticles, the kinematic viscosity and density is higher for fuel blends with nanoparticles. But these Fuel blends have higher calorific values. These blends exhibited reduced Brake Specific Fuel Consumption (BSFC) of 2.85% than the blends without nano particles (Dairy Scum Methyl Ester Biodiesel 20%+Neat Diesel 80% (in volume), DSMEB20), 57.14% less CO, 40.8% less hydrocarbon, and increased NOx emissions compared to conventional diesel, contributing to the development of environmentally friendly and renewable biofuel blends with nanoparticles. DSME B20NP30 is the optimal blend for performance and emission characteristics. The study concludes with findings on enhanced Brake Thermal Efficiency (BTE) of 26.29% in 3×10–5 (in volume) Al2O3 nanoparticle-blended DSME B20 and other DSME B20 fuel blends, emphasizing the importance of optimal nanoparticle concentration. The correlation matrix shows how engine load, efficiency measures (BTE, BSFC), and emissions (CO, CO2, NOx, Smoke) are connected in complex ways. The results help us understand the complicated dynamics of engine performance and emission characteristics better. Taylor’s diagram for BTE and BSFC shows that CatBoost-based BTE models perform superior to RF-based models during the training as well as testing phase. Similar results were obtained for CO and CO2 emission results.
-
热科学学报. 2025, 34(1): 303-322. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2057-2多孔喷雾的不对称性会导致船用柴油机热负荷不均匀，从而影响其工作性能和使用寿命。因此，深入了解多孔喷嘴的喷雾和火焰特性将指导喷嘴结构、针阀设计和柴油雾化燃烧过程的优化。为此，设计并定制了四组不同孔径（0.1~0.55mm）和质量流量的双孔喷嘴，覆盖典型的船用中速柴油机喷射工况，并使用高温高压定容弹模拟柴油机的实际缸内工作条件进行喷雾可视化实验。为了研究柴油机喷油器燃油喷雾的不对称性，本研究将多孔喷嘴简化为双孔喷嘴。结合X射线计算机断层扫描（CT）成像技术，研究了在构建的超临界环境中喷嘴内部结构对喷雾和火焰不对称性的影响。研究发现，入口角度和等效长径比的不对称性与双喷雾的不一致性呈正相关。随着喷射压力和喷孔直径的增加，双喷雾的不对称性变得更加明显，导致两种喷雾的点火延迟时间和点火位置存在更大的差异。此外，喷嘴直径的增加也会导致燃烧不稳定，导致火焰呈锯齿状。随着环境温度的升高，射流中液相的比例降低，喷雾前缘的相对密度降低。
-
热科学学报. 2025, 34(1): 323-336. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2092-7研究采用计算粒子流体动力学（CPFD）方法进行了三维模拟，旨在分析75t/h工业级循环流化床（CFB）锅炉中煤炭燃烧的过程。研究系统性地评估了CFB锅炉从燃烧点火至稳定运行状态下的燃烧特性、气固流动行为以及气态污染物排放情况。结果显示，锅炉整体温度分布呈现出较为均匀的特征，随着燃烧过程在锅炉内部的逐步推进，气体成分的变化曲线清晰地揭示了CO2与O2浓度之间存在的显著负相关关系，具体表现为CO2浓度随燃烧反应的进行而逐渐上升，同时O2浓度相应下降。这一反比关系凸显了燃烧反应的基本原理，即碳基燃料与氧气反应生成二氧化碳并释放能量。此外，综合分析结果显示从点火阶段至稳定燃烧阶段，NO和二氧化硫SO2的排放量均呈现出下降趋势。这种污染物排放量的减少可归因于燃烧效率的提升。更充分的燃烧减少了未燃烧碳氢化合物的生成，这些化合物是NO形成的重要前驱物。同时，燃料中的硫元素被更有效地转化为三氧化硫（SO3）或结合于硫酸盐中，从而有效降低了SO2的排放量。在模拟达到的稳定状态下，SO2的质量流量随炉膛高度的变化表现出明显的特征，从炉膛底部4米处的0.07 kg/s逐渐上升至炉膛中心8米处的峰值0.078 kg/s，随后在炉膛顶部20米处又降至0.06 kg/s。
