2025年, 第34卷, 第5期 刊出日期：2025-08-26
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热科学学报. 2025, 34(5): 1569-1582. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2139-9 CSTR: 32141.14.JTS-025-2139-9试验研究了涡轮叶片对三头部燃烧室贫油熄火油气比和熄火过程的影响。研究的参数包括有无涡轮导叶叶片以及涡轮叶片的堵塞比。结果表明：（1）涡轮叶片的存在以及堵塞比的增加会使贫油熄火油气比增加；（2）涡轮叶片与燃烧室耦合会改变三个头部熄火的顺序，在贫油熄火过程中出现局部小火焰团自身发展成为较强火焰的现象，但由于临近熄火时火焰均已独立，未出现部分头部熄火后复燃现象；（3）涡轮叶片会缩短熄火过程的持续时间。
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Effect of Key Parameter Variations on Coal Consumption Rate of Coal-Fired Units in Deep Peak-Shaving热科学学报. 2025, 34(5): 1583-1598. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2150-1 CSTR: 32141.14.JTS-025-2150-1电力系统的绿色转型中，煤电机组深度调峰过程经济成本的准确衡量是电力系统规划的重要保障。为评估低负荷运行场景中煤电机组供电煤耗的变化,建立了300 MW亚临界燃煤机组模型,运行数据校验模型偏差小于1%。结果表明，机组深度调峰至20%负荷时供电煤耗提升至满负荷值的1.48倍。过量空气系数降低0.3时,40%~20%负荷间的排烟温度约降低5°C,供电煤耗有所降低。将低负荷运行时蒸汽温度提高到设计值时,煤耗率可降低6%~13%,SCR入口温度增加10°C。深度调峰中提高汽轮机效率可显著降低低负荷煤耗成本,其中提升低负荷蒸汽温度是降低供电煤耗的有效手段。该研究为煤电机组调峰改造，设计和经济运行提供理论参考,并为能源系统转型提供重要支撑。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1599-1611. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2174-6 CSTR: 32141.14.JTS-025-2174-6废塑料具有较高的H/C比例，可作为煤热解过程中的供氢体提高焦油产率和品质。为此，开展了煤与废塑料协同热解特性及焦油产率快速预测方法研究。建立了煤-废塑料协同热解实验系统，探究了不同温度和煤/废塑料配比等条件下热解气/焦油/焦炭等产物分布规律。研究结果表明，煤与废塑料共热解存在显著的协同效应，随着废塑料掺混比例的增加，焦油产率升高，协同作用参数值先增大后减小。掺混比例持续增加时，热解过程中更易产生液相包覆煤炭颗粒表面，从而抑制焦油释放，导致废塑料对焦油的正向协同作用逐渐降低；在此基础上提出了一种基于神经网络的焦油产率快速预测模型，并利用遗传算法（GA）和粒子群优化算法（PSO）进行了优化，实现了训练工况的预测平均误差降低10.52%。利用所提出的模型预测了数据库新工况的焦油产率，相对误差基本保持在（-20%，30%）内，表明其具有良好的准确性和实用性。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1612-1623. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2147-9 CSTR: 32141.14.JTS-025-2147-9碳酸二烷酯是一种具有潜力的可再生替代燃料。本研究通过定容燃烧弹实验，探究了碳酸二烷酯与柴油混合燃料的喷雾自燃特性。实验测量了不同燃料掺混比，环境温度与压力，喷射压力及氧化氛围条件下的燃烧压力与放热率变化规律，并基于压力曲线推导比较了不同混合燃料的着火延迟期与燃烧延迟期。结果表明：随着碳酸二烷酯掺混比例增加，压力上升与放热过程延迟，混合燃料的着火倾向降低；在低掺混比例时，燃料着火与燃烧延迟期对喷射压力变化不敏感，但在高掺混比例下增大喷射压力可显著缩短燃烧延迟期；在CO2/O2混合氧化氛围中，燃料喷雾燃烧过程整体延迟，且该延迟效应在高掺混比例时更为显著。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1624-1639. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2160-z CSTR: 32141.14.JTS-025-2160-z利用射流搅拌反应器研究了12atm，当量比范围0.5-3.0，温度范围675-1025K下丙烷（C3H8）的氧化反应动力学。利用气相色谱和色谱质谱联用仪检测到了14种产物和中间组分。根据实验结果建立了一个包含426种组分和1933个反应的详细反应动力学模型，合理地模拟了实验结果。随着当量比的增加，轻烃组分的峰值浓度逐渐增加，而无机物组分则呈现相反的趋势。路径分析表明，在所有条件下，C3H8主要通过OH自由基的氢提取反应生成nC3H7和iC3H7自由基。敏感性分析表明，H2O2(+M)=2OH(+M)反应在C3H8的消耗中起促进作用，而2HO2=H2O2+O2反应则起抑制作用。本研究特别关注了在12-100atm，当量比范围0.1-3.0条件下压力和当量比对C3H8消耗的影响。研究发现，随着压力的增加，C3H8的起始反应温度降低。路径分析表明，与压力相关的反应导致起始反应温度降低，并且在较低压力下C3H8氧化更容易形成C4组分。本模型除了能合理模拟本研究的实验结果外，还能合理预测文献中报道的点火延迟时间和层流燃烧速率。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1640-1655. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2157-7 CSTR: 32141.14.JTS-025-2157-7本文针对微尺度燃烧器内壁对正丁烷/空气混合物自燃特性的抑制作用开展初步的建模研究。基于反应温度区间筛选不同的关键气相物种构建表面反应模型，并将其耦合至正丁烷骨架氧化机理中。通过绝热封闭环境下的数值模拟，系统评估了表面反应在不同工况（初始气相温度，压力，当量比，比表面积及壁面吸附系数）下对点火延迟时间的影响。对比发现，受壁面化学效应影响，中低温区实测的点火延迟时间显著高于模拟值，最大偏差达35.42%。数值模拟揭示出700~800 K温度区间内PC4H9O2和SC4H9O2自由基的壁面反应将点火延迟延长104~105倍，且高温低压条件会强化这一抑制效应。壁面吸附系数增大显著延长点火延迟，贫燃工况下尤为明显；比表面积增加通过表面异相重组反应加速气相自由基消耗，但超过阈值后点火延迟时间的增幅趋于饱和。敏感性分析表明，气相反应CH3 + HO2 → CH3O + OH对高温自燃起主导作用，而表面反应敏感性随当量比增大逐渐降低。本研究为后续耦合详细物理模型与化学反应动力学的微尺度正丁烷燃烧模拟提供一定指导。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1656-1671. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2132-3 CSTR: 32141.14.JTS-025-2132-3甲醇是一种具有广泛应用前景的清洁可再生能源，具有低碳含量和高辛烷值，这使其非常适合应用于具有可变压缩比特性的自由活塞内燃发电机（free-piston engine generator, FPEG）上。本文通过实验和数值计算方法研究了甲醇替代率（MSR）和负载率对甲烷/甲醇双燃料FPEG性能和燃烧特性的影响。结果表明，在气-液两相燃烧启动策略下，甲烷/甲醇双燃料FPEG能够成功启动并实现稳定运行。由于甲醇具有较高的燃烧速度和氧含量，缸内峰值压力从纯甲烷的13.44 atm增加到MSR=15%的19.34 atm，增加了43.9%，相应的循环波动从3.36减小到1.62。FPEG的运行频率和指示功率随着MSR的增加而增加，当MSR=15%时，二者达到最大值，分别为34.6 Hz和193 W，与纯甲烷相比分别增加了19.3%和49.6%。在特定的MSR下，由于直线发电机的电磁阻力作用，二者均随着负载率的增加而降低。由于甲醇的掺加促进了混合物的燃烧，CO和CH排放量随着MSR的增加而减少，而由于甲醇较高的蒸发潜热降低了燃烧温度，因此氮氧化物的排放量随着MSR的增加而减少。数值仿真表明，随着MSR的增加，甲烷/甲醇混合物呈现出更快的火焰传播速度和更高的燃烧效率，而由于H，OH，O和H2O2等活性基团的增加，点火延迟以及CA10，CA50和CA90则显著缩短。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1672-1691. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2153-y CSTR: 32141.14.JTS-025-2153-y氨气作为替代燃料对于实现碳中和战略具有重要意义，但是氨气的可燃范围窄，传播速度慢，稳定性差，燃烧强度弱，极易与燃烧室内物理边界，扩散输运等过程产生耦合作用，进而形成振荡诱导熄火。研究人员通常采取掺混氢气的方法改善氨气燃烧难题，因此，研究氨气/氢气的熄火动力学及物理机制，对于氨气燃烧过程调控及燃烧器稳燃设计具有重要意义。传统熄火研究都是从稳态平衡的角度揭示熄火机理，本文从瞬态振荡的角度入手，研究火焰形成增幅振荡的物理化学机制，揭示了氨气/氢气球形扩散火焰(SDF)的熄火机理。数值模拟发现，氨/氢SDF火焰振荡不稳定性与扩散泄漏损失和竞争反应之间的相互作用相关；最高温度处的化学振荡是产生近极限燃烧振荡的主要原因；在富燃低温区内，虽然当地产热不明显，但强烈的扩散损失对熄火起主导作用；熄火极限和振荡频率主要取决于导热过程以及NH3，H2和O2的扩散过程。掺氢可以显著拓展氨气SDF火焰的熄火极限，降低振荡频率。本研究成果有利于深入认知氨气火焰的熄火机理，以寻求高效，可靠的燃烧稳定手段；另外，相关方法也为研究和认知流动稳定性，燃烧过程中的临界现象，提供了一种全新的视角。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1692-1708. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2162-x CSTR: 32141.14.JTS-025-2162-x
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热科学学报. 2025, 34(5): 1709-1720. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2161-y CSTR: 32141.14.JTS-025-2161-y将旋流和微混扩散燃烧相结合是氢燃气轮机燃烧的一种新方法。针对旋流微混扩散燃烧中旋流强度对流场特性，火焰结构及NOx排放的影响，本研究设计了Sn=0.62，0.45，0.3，0四种旋流数的微混扩散燃烧器开展实验。通过OH*化学发光成像技术与粒子图像测速仪（PIV），揭示了旋流强度对旋流微混扩散燃烧特性的作用规律，并借助CFD模拟阐明其对NOx生成的影响机制。研究结果表明，随旋流强度减弱，流场结构由旋流回流涡过渡为双回流涡，最后演变为钝体回流涡，导致火焰径向收缩并诱发燃烧振荡。当Sn从0.62降至0.45时，火焰扩张角θ缩减10.7%，单元火焰旋转角ψ减小9.0%，而单元火焰长度LF增加8.0%。LF的增加延长了反应区停留时间，成为NOx排放升高的首要因素。同时，旋流强度降低引发的混合时间尺度增大和空间混合不充分，是导致NOx排放恶化的另一重要原因。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1721-1735. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2170-x本研究通过实验与机器学习相结合的方法，分析了加压富氧燃烧条件下煤的燃尽特性。实验结果表明，煤的转化率随氧气浓度，温度及压力的升高显著提升。在低氧浓度条件下，CO2气化反应加速煤的消耗，导致CO2/N2气氛中的煤燃尽度低于O2/CO2气氛，且在高温高压下差异更为显著；随着氧气浓度增加，CO2气化作用减弱，同时受CO2物理性质影响，O2/N2条件下的煤燃尽度反超O2/CO2条件。此外，高压环境下CO2气化对低反应活性煤种转化的促进作用更为明显。基于实验数据，研究采用四种独立机器学习算法及一种集成算法构建煤粉燃尽度预测模型：首先通过皮尔逊相关系数分析特征参数（氧气浓度，加热温度，燃烧长度及反应气氛）与输出变量（煤燃尽度）的关联性；随后将输入数据分别训练四种基础模型，将其预测结果作为元模型的输入特征；优选梯度提升回归（GBR）作为Stacking集成学习的元模型，构建高精度煤燃尽度预测模型。最后，引入SHAP分析评估实验样本中煤燃烧预测结果的可解释性，显著提升了模型预测结果的物理意义阐释能力。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1736-1749. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2128-z CSTR: 32141.14.JTS-025-2128-z跨介质航行器是一种能同时在水下和空中工作的新概念航行器。为了确保航行器在不同介质中能够高速和长距离的运动，本文从多个角度对涡轮的性能进行了优化和研究。通过CFD方法对涡轮的非定常计算和三维优化结果进行了分析。研究表明，动叶安装角对通道中的流动分离现象有显著影响。喷嘴的斜切角主要通过改变入口气流角度来影响转子受力的大小。在叶片安装角和喷嘴斜切角度分别为18°和13°时，这种部分进气涡轮的效率有较大提高。根据特征线法改进喷嘴型线后，喷嘴出口处膨胀波的发展方向改变了出口气流的流向。在水下状态，涡轮效率提高了7.5%。在空中状态下，涡轮的膨胀比减小同时转速的增加，该状态下增加了喷嘴内的流动分离损失和涡轮机出口的膨胀损失。涡轮的部分进气程度对涡轮效率有显著影响。在空中模式下采用四个喷嘴的布置，使涡轮效率提高了4%。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1750-1757. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2165-7 CSTR: 32141.14.JTS-025-2165-7本文开发了一种基于数据驱动的航改型燃气轮机起动性能预测建模方法。该方法通过利用试验数据外推对压气机和涡轮在慢车以下的特性图进行修正提高模型精度。该方法整合了液压起动和温度滞后效应模型，结合起动阶段部件特性图，液压功率及燃油供给规律，实现了对起动过程仿真，并能够计算该过程中整机及各部件的工作特性。本文采用了三组不同环境工况下的试验数据对模型进行验证，结果显示模型在起动时间，转速，温度和压力等关键参数的预测误差均控制在10%以内，具有较高的精度。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1758-1769. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2122-5 CSTR: 32141.14.JTS-025-2122-5随着重型燃气轮机进口温度和压力的不断提高，透平内部流动条件更加复杂，叶栅通道内的气动损失也随之增加，这一问题在小展弦比叶片中尤为突出。如何降低叶栅通道内的气动损失已成为当前研究的重点。已有研究表明，正弯叶片能够降低端部二次流损失，但会增加叶型损失；而负弯叶片的作用则与之相反。为此，本文提出了一种端壁反弯-中段正弯的复合弯叶片设计，以减小正弯改型对叶片中段的负面影响。以GE-E3高压透平末级为研究对象，对其静叶栅进行复合弯改型设计，并通过数值模拟对比了正弯与复合弯静叶对流场的影响。研究结果表明：在本研究范围内，复合弯叶片的总压损失系数降幅约为正弯叶片的1.1倍，总静效率增幅约为正弯叶片的1.16倍，复合弯改型显著提升了透平性能。研究结果可为高性能透平叶片设计提供指导。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1770-1781. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2125-2 CSTR: 32141.14.JTS-025-2125-2本文致力于高压涡轮机多工况条件下的气动性能优化研究。通过构建自适应更新的克里金模型，结合拉丁超立方采样方法和NSGA-II优化算法搜寻不同工况加权平均等熵效率最大的设计点。结果表明，与原始叶片相比，优化后的叶片使效率提高了2.35%。敏感性分析表明涡轮加权效率主要受中间截面前缘和中部附近的厚度影响，其中前缘附近的厚度影响最大。流场分析发现，提出的优化方法可以大大减少二次流引起的低速区域，从而显著缓解通道堵塞。此外，叶片优化后叶片通道内的高损失区域大幅减少。熵产生率表明，高熵产区，即压力侧附近的区域，50%轴向叶片截面处的叶顶和拐角区域以及后缘下游截面中的尾缘区域，叶片优化后显著减小。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1782-1797. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2137-y CSTR: 32141.14.JTS-025-2137-y在燃气轮机中，末级涡轮与排气扩压器之间存在强烈的流动相互作用，对涡轮和扩压器的气动性能有重要影响。扩压器内的支板在涡轮与扩压器的耦合流动中起着重要的作用，但支杆对耦合流动的影响机理尚不完全清楚。本文用数值方法研究了支板对耦合系统流场演变和气动性能的影响。计算域包括一个全尺寸的末级涡轮和排气扩压器，设计了带支板和不带支板的环形扩压器，并在不同工况下进行了比较。本文总结并验证了涡轮与排气扩散器在流场和性能方面的定性和定量耦合关系。在不同工况下，静压系数与总压损失系数之和趋向于一个常数，该常数与扩压器进气道马赫数，面积比，进出口流动均匀性有关。透平效率与扩压器静压恢复系数呈指数关系，支板造成了涡轮流道内的周向非均匀流场，但对涡轮出口处平均流动参数的径向分布影响较小。当支板攻角大于±20°时，支板侧出现流动分离，同时可抑制扩压器机匣附近的涡流，这使得扩压器和涡轮的性能随工况的变化波动范围更大。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1798-1812. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2175-5 CSTR: 32141.14.JTS-025-2175-5本文旨在实现旋转爆震燃烧室（RDC）与冲压发动机隔离段的高效耦合匹配及稳定运行。通过采用渐扩式S型隔离段，系统研究了不同出口面积比下旋转爆震波（RDW）的传播特性及隔离段压力回传行为。实验以液态航空煤油与空气为推进剂，在空气流量恒定为2.17 kg/s，当量比可调工况下开展，重点分析了RDW的典型模态，压力特性及模态分布规律。研究发现：中等面积比工况可获得主频为1138.63 Hz的稳定单波模态；减小出口面积比有利于增强爆震波强度，同时爆震波强度随当量比提升而增大，且在中等面积比内存在使爆震波强度最大化的最优当量比；增大出口面积比虽可拓宽可燃当量比边界，但“pop-out”现象更为明显。通过定义脉动压力衰减百分比与稳态压力衰减百分比，定量评估了S型隔离段压力回传程度。结果表明：旋转爆震模态下，出口面积比越小，脉动压力衰减百分比越大，压力回传程度越强；同时随着当量比增加，脉动压力衰减百分比呈上升趋势。在选定工况下，S型隔离段对爆震波脉动压力回传的抑制效果分别达71.53%和12.07%，对稳态压力回传的抑制效果分别为14.32%和45.55%。实验验证了S型隔离段方案可行性，为抑制爆震波压力反馈提供了新思路。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1813-1828. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2189-z CSTR: 32141.14.JTS-025-2189-z虽然叶顶间隙的存在保障了航空发动机压缩系统的结构安全性，但由此引发的间隙泄漏流动会对压气机叶尖流动特性和工作稳定性产生显著负面影响。团队前期提出一种基于周向渐扩型间隙结构的跨音压气机转子间隙泄漏流抑制新方法。该方法通过在转子叶顶间隙附近产生的诱导激波实现对超音速泄漏流的显著抑制效果。本文聚焦影响诱导激波抑制泄漏流实际效果的两个关键因素——激波强度和周向位置，进一步揭示了诱导激波特性与跨音转子叶尖流动特性和工作裕度的内在关联，并归纳了诱导激波对跨音转子工作特性的影响规律。结果表明：通过增强诱导激波并使其周向位置远离转子叶顶吸力面侧边缘（可通过调节周向渐扩型间隙结构的周向扩张比予以实现），均可强化其对超音速间隙泄漏流的实际抑制效果。随着间隙周向扩张比的单调增大，跨音转子的工作裕度呈现出三种显著不同的变化趋势。相对较小的间隙周向扩张比会直接导致转子叶顶超音速泄漏流加速膨胀不足，从而难以形成诱导激波，此时跨音转子叶尖流场由泄漏流引起的堵塞效应反而会增强并使得其工作裕度出现减小。相对过大的间隙周向扩张比则会导致诱导激波在转子叶顶诱发波后的泄漏流分离。该现象在削弱诱导激波强度的同时，还会使其周向位置向叶顶间隙内部移动，此时继续增加间隙周向扩张比不再产生工作裕度新的增加量。当且仅当叶顶间隙周向扩张比位于1.125~1.625的区间范围时，可实现跨音转子工作裕度的线性增加，且最大增量达到8.9%以上。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1829-1840. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2152-z CSTR: 32141.14.JTS-025-2152-z在本研究中，提出了一种用于轴流压气机的全光滑叶片/端壁融合（BBEW）设计方法，克服了传统 BBEW 设计方法的局限性。进而利用实验设计（DoE）研究了 BBEW 技术对 Rotor 67 的影响及其作用机制，提取了影响 BBEW 技术效果的关键参数，包括最大融合位置和最大融合尺度。结果表明，几乎所有吸力面的融合设计都在不同转速下实现了整体气动性能的提升。具体而言，在设计工况下，最高效率提高了 0.46%。从流场细节角度来看，通过径向叶片力使低能流体从角区向主流迁移，角区分离强度显著减小，且分离拓扑结构改善。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1841-1856. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2151-0 CSTR: 32141.14.JTS-025-2151-0本研究以660 MWe超超临界燃煤机组为对象，从节能视角系统评估了机组的热力性能。通过构建㶲分析模型，定量揭示了回热系统㶲损分布特征与设备能效水平。研究发现高压加热器㶲损高达3.03 MWth，采用外置蒸汽冷却器可有效降低其㶲损失。进一步分析了宽负荷下不同配置的节能潜力。针对不同余热利用配置的对比研究表明，烟气余热回收方案不仅改变了回热系统㶲损失分布，更重要的是减少了高品位抽汽需求，从而提升了机组发电能力。最优配置方案通过高/低温热源分级加热给水的余热梯级利用方式，实现机组发电标准煤耗降至253.39 g/(kW·h)，较基准机组降低1.27%；额定工况下发电功率提升5.99 MWe，40%THA工况时煤耗率降低0.97%。此外，本研究还探讨了汽轮机性能退化对机组热性能的不利影响，为维护和优化热力系统的性能提供了重要理论依据。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1857-1866. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2173-7 CSTR: 32141.14.JTS-025-2173-7玉米秸秆与碳化硅（SiC）在微波加热过程中的能量和㶲特性研究，有助于促进农业废弃物利用，减轻环境污染，提升废弃物价值，提高农民收入。本研究对不同质量比（SiC与玉米秸秆），微波功率和反应器体积下玉米秸秆微波加热过程的能量和㶲特性（吸热量，能量效率，热量㶲和㶲效率）进行了比较和分析。实验结果表明，将SiC与玉米秸秆的质量比从0增加到1显著改善了能量和㶲特性：吸热量从5466 J增加到6195 J，能量效率从9.1% 提高到20.7%，热量㶲从1102 J增加到1312 J，㶲效率从1.8%提高到4.4%。同样地，将微波功率从400 W提高到 600 W，吸热量从5752 J增加到6195 J，能量效率从11.1% 提升至20.7%，热量㶲从1177 J增加到1312 J，㶲效率从2.3% 提升至4.4%。相反，将反应器容积从100 mL增大到300 mL则导致各项性能下降：吸热量从5758 J降至5700 J，能量效率从11.6% 降至 9.0%，热量㶲从1122 J降至1118 J，㶲效率从2.3%降至1.8%。质量比对能量和㶲特性的影响显著，而反应器容积的影响较小。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1867-1878. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2187-1 CSTR: 32141.14.JTS-025-2187-1太阳能吸收器具有将吸收的太阳辐射光谱转化为热能的能力，在发电，供热，海水淡化和能源储存等多种应用中展现出巨大潜力，因此，高效吸收太阳辐射光谱变得至关重要。本文提出了一种对偏振不敏感的宽带广角太阳能吸收器。该吸收器由耐高温材料设计而成，用于高效收集太阳能，结构包括铬（Cr）和铁（Fe）方环阵列，二氧化硅（SiO2）介质层以及铬反射层。该结构展现出优异的光吸收能力，在300–2400 nm太阳光谱范围内的平均吸收率高达99.3%。此外，磁场和电场的分布表明，独特的嵌套方环结构能够有效激发表面等离激元共振，腔体共振和磁共振的耦合共振模式，从而使该吸收器具备宽带高吸收特性。随后，研究还探讨了不同结构和几何参数对吸收性能的影响。该太阳能吸收器在大入射角下仍能保持高性能，并且对光的偏振状态不敏感。我们相信，这项工作不仅加深了对耦合共振模式的理解，也为太阳能采集领域的潜在应用提供了新的思路。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1879-1911. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2156-8 CSTR: 32141.14.JTS-025-2156-8为应对固体废弃物处理的挑战，本研究探索了电解锰渣资源化利用的有效途径，重点研究了前驱材料配比，碱激发剂配比，发泡剂及稳泡剂等因素对目标保温材料性能的影响。研究发现，SiO2/Al2O3摩尔比，SiO2/Na2O摩尔比和水灰比会影响试样的力学性能。建筑结构材料试样的最佳力学性能表现为抗压强度11.15 MPa，密度1476 kg/m3。建筑保温材料的最佳性能为导热系数 0.131-0.104 W/mK，抗压强度 1.49-0.69 MPa，密度 533-433 kg/m3，成本为 1722-1294 元 / m3。该研究为大规模利用电解锰渣提供了新途径，提高了建筑保温性能，降低了建筑能耗，具有一定的工程应用前景。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1912-1924. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2188-0 CSTR: 32141.14.JTS-025-2188-0超临界CO2布雷顿循环的增压过程起始于近临界区，若入口压强出现波动，可能会引起增压设备内工质液化和液击现象。基于离心式增压热力过程，考察了不同增压起始压强和温度时离心式增压过程中热力状态点的特性规律，并提出，采用了一种利用焓差和㶲差来表征考察状态点与“发生相变的增压起始区”的距离，可为循环工况优化设计提供可视化参考。结果表明，增压起始于近临界状态时，增压易引起液化；当入口压力为7.4 MPa，温度32°C时，工质处于临界附近，其焓值在405~410 kJ/kg之间，极易在叶轮入口发生相变，液锤风险显著增加；当入口状态点与红区边界点的焓差与㶲差小于5 kJ/kg时，液化趋势显著增强，液锤现象更容易发生；功耗分析表明，比容与压差的增大共同导致功耗上升，恒定出口压24 MPa下的等熵效率可达67%，高于恒定压比工况，内效率可达72%；建议入口温度保持在34°C以上，焓差超过8 kJ/kg，以避开相变风险区，兼顾系统效率与运行安全。此研究为近临界区CO2增压过程优化和关键部件研制提供了重要参考。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1925-1936. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2176-4 CSTR: 32141.14.JTS-025-2176-4由于斜爆震燃烧过程快，放热高，斜爆震燃烧室面临热流密度极高且不均匀的问题。增材制造技术的发展使过压水主动冷却成为一种可行的热防护方案。本文应用可实现 k-ε 模型与 VOF 模型耦合求解冷却水在小通道中的沸腾流动，系统研究了不同压力下的相变和传热特性。其中，相变过程首先在斜爆震波位置观察到，当流动达到稳定阶段后，在特征冷却通道中捕捉到了气泡流，弹状流，环状流和搅混流。在通道后段，燃烧室不均匀的热流分布使流型进一步发展成搅混流，与环状流相比，搅混流增强了传热。与常压水相比，搅混流和环状流的出现随着压力的增加而明显减少，当压力超过 0.5 MPa 时，搅动流和环形流消失。当压力大于 1 MPa 时，通道内主要流型为气泡流和弹状流，这表明过压水能显著提高斜爆室的冷却效率。随着水压的升高，相变出现的时间点明显滞后。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1937-1952. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2130-5 CSTR: 32141.14.JTS-025-2130-5为了响应信息时代的快速发展，数据中心对高效节能冷却方案的需求日益增长，因此，探索高性能且节能的热管理系统至关重要。本文研究了一种基于自上而下超亲水多尺度复合毛细芯-通道结构的铜-水泵辅助环路热管（P-A LHP），以优化环路热管（LHP）的稳定性和运行范围。通过理论压力分析表明，该复合结构有效增强了维持大毛细压头的能力。通过建立系统的热阻网络，对比分析了P-A LHP 与LHP系统热泄漏对补偿腔的影响及通道内的相变过程。实验结果表明，P-A LHP 的基板温度波动低于 0.5°C，并在基板温度低于 85°C 时实现了超过 400 W 的工作运行范围。此外，通过提高质量流量，P-A LHP 的传热能力提升至 430 W，且其最小热阻达到 0.130°C/W，这相较于传统 LHP 的最小热阻 0.217°C/W 显著降低。最后，P-A LHP 在小质量流量条件下的最大性能系数（COP）达到 22.7，证明其优于大多数已报道的主动冷却系统。
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热科学学报. 2025, 34(5): 1953-1963. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2181-7 CSTR: 32141.14.JTS-025-2181-7印刷电路换热器（PCHE）因其紧凑的结构和高效率而广泛应用于液化天然气行业。本文建立了一个使用超临界甲烷（scCH4）为冷源，水为热源的逆流型PCHE的三维数值模型。通过全面评估PCHE的热性能因子（TPF），研究了结构对热工水力性能的影响。得到了最佳的结构参数和操作条件，即d为1.4 mm，α为15°，N为6，质量流量为0.89 g/s。在上述条件下，TPF为2.3，单位体积的传热可以提高到1006.87 kW/m3，是优化前的2.89倍。直径和弯曲角度的变化改变了Dean涡的位置和强度，这对流动和传热性能有显著影响，而节数主要影响流动性能。通过引入结构修正项，得到了预测PCHE中超临界甲烷的努塞尔特数和范宁摩擦因子的关联式，预测偏差分别控制在±12%和±13%以内。
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