2025年, 第34卷, 第3期 刊出日期：2025-04-25
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热科学学报. 2025, 34(3): 689-706. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2103-8
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热科学学报. 2025, 34(3): 707-719. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2106-5在本研究中，我们对壁面稳定的稳态层流停滞流火焰进行了数值研究，并考虑了热传输的影响。研究重点是当燃料/空气当量比为0.6时，贫氢/空气预混火焰的行为。我们探讨了NO排放及其在不同条件下（如流速和燃烧压力）形成的速率。研究发现，NO的主要生成路径涉及NNH自由基，但在靠近壁面的区域该路径会发生变化。除了分析壁面对火焰结构的影响外，本研究还关注燃烧过程对材料的影响。特别是，我们探讨了壁面附近氢原子的积累，这对于后续氢脆的建模具有重要意义。此外，研究发现，当燃烧压力升高，从而导致燃烧温度升高时，材料表面氧化层的生长速率会显著增加。这些研究结果为燃烧过程对材料的影响提供了有价值的见解，对于高温环境下工程部件的设计具有重要参考价值。
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热科学学报. 2025, 34(3): 720-737. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2071-z
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热科学学报. 2025, 34(3): 738-755. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2126-1数字孪生技术是能源行业的一项前沿技术，能够预测设备的实时运行数据，实现性能监测和运行优化。然而，目前仍缺乏有效的方法来校准数字孪生预测结果并将其与有限的现场测量数据融合，特别是对于涉及复杂多相流和化学反应的设备，如燃煤锅炉。本研究以燃煤锅炉水冷壁温度监测为例，提出了一种数字孪生方法，该方法能够实时重构高空间分辨率的水冷壁温度分布，并利用现场测量的水冷壁温度数据进行校准。该数字孪生通过融合CFD（计算流体力学）计算结果和测量数据，基于缺失数据的本征正交分解（Gappy POD）降阶模型构建。首先，对数字孪生的重构精度进行了初步验证，并探讨了实现精准重构所需的最少测点数。随后，提出了一种改进的均匀数据采集方法。接着，比较了数字孪生方法与传统CFD计算在计算时间上的差异。最后，通过实际运行锅炉的现场测量温度进一步验证了该重构方法的可靠性。研究结果表明，所建立的数字孪生能够精确重构水冷壁温度，并实现实时计算。在原始数据采集方法下，39个测点已足以准确重构温度分布。所提出的均匀数据采集方法进一步将四个测试工况的平均相对误差降低至0.4%以下，而在误差较大的工况1和工况3中，采用约束技术后，误差分别降低至0.374%和0.345%。此外，与CFD计算相比，该数字孪生方法显著减少了计算时间。工程应用表明，重构温度与现场测量数据高度一致。所建立的水冷壁温度数字孪生有助于水冷壁过热检测和运行优化。
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热科学学报. 2025, 34(3): 756-770. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2142-1本研究从理论层面探讨了喷油器和喷孔布置、喷雾锥度及喷孔尺寸对水平对置二冲程发动机燃烧与排放特性的影响。通过数值模拟方法，系统研究了上述参数变化对发动机性能与排放的影响规律。研究结果表明：喷油器喷孔布置的优化设计对改善燃油空间分布与雾化效果具有关键作用，可有效提升指示热效率与指示平均有效压力；但需注意的是，虽然HC、碳烟和CO排放可通过喷油器布置形式控制在较低水平，NOx排放却呈现相对升高趋势。研究还揭示了喷雾锥角对燃烧过程的动态影响机制：当喷雾锥角处于最优值时，燃油分布与碰壁效应达到最佳平衡，此时指示热效率与指示平均有效压力均达到峰值。此外，喷孔直径对燃烧与排放控制具有双重调控作用，优化后的孔径不仅能提升热效率，还能在一定程度上降低碳烟、HC、CO及CO2的排放水平。本研究成果为水平对置二冲程发动机的性能优化与排放控制策略提供了重要理论依据，对该领域的后续研究和技术开发具有指导意义。
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热科学学报. 2025, 34(3): 771-779. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2134-1本研究定量分析了磁场对甲烷火焰特性的影响，具体考察了火焰高度、宽度及速度的变化。采用火焰摄影和粒子图像测速（PIV）技术，研究了不同磁场强度（25 至 45 mT）在当量比（φ）从 0.8 到 2.0 范围内对火焰行为的影响。结果表明，在 φ=2.0 且磁场强度为 45 mT 的条件下，施加磁场可使火焰高度最高增加 6.75%，同时火焰宽度约减少 6%。此外，PIV 数据显示在较高磁场强度下，火焰上升速度显著提升，增强幅度达到 20%。梯度磁场能够有效减少火焰形变，使火焰轮廓更加平滑。与对照组（M0，无磁场）相比，这些结果证实了磁场可有效调控火焰特性。本研究强调了磁场在优化燃烧过程中的潜力。
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热科学学报. 2025, 34(3): 780-788. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2133-2燃烧过程中产生的碳烟是具有不同结构的纳米颗粒，这些纳米颗粒受当量比等不同燃烧参数的影响。本文通过拍摄火焰图像观察了RP-3射流火焰特征，初步分析了当量比与碳烟的形成关系，发现随着反应当量比增大，射流火焰高度显著增加，射流火焰颜色由淡蓝色变为亮绿色再变为亮黄色。采集射流火焰不同高度的碳烟颗粒，碳烟量在同一高度处随当量比的增加而增加。对当量比为5时的碳烟颗粒进行拉曼光谱分析进一步揭示了碳峰强度与火焰高度存在对应的关系。拉曼光谱分析表明，随着火焰高度的增加，拉曼信号的强度和面积都显著增加。本工作通过对火焰特征与碳烟形态的研究，有利于理解RP-3火焰中碳烟形成的潜在机制，为优化燃烧过程提供了理论支撑。
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热科学学报. 2025, 34(3): 789-800. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2131-4本文主要通过隧道缩尺模型试验，研究不同坡度隧道竖井自然通风排烟特性和临界竖井高度。主要研究了火源位置、竖井设置、火源功率和隧道坡度对竖井排烟的影响，试验结果表明坡度对排烟特性有较大影响。此外，还对坡度隧道完全排烟的临界竖井高度进行了理论和试验研究，研究结果表明，临界竖井高度与火源功率无关，但随着竖井长度的增加，临界竖井高度先减少后保持不变，最后直接减小为零。同时，临界竖井高度随坡度的增大和竖井与火源距离的增大而增大。此外，本文建立了预测临界竖井高度的理论计算模型并进行了验证，研究结果可为坡度隧道竖井自然通风排烟设计提供参考。
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热科学学报. 2025, 34(3): 801-818. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2111-8以三外涵变循环发动机前、后风扇为研究对象，在不同转速和不同内涵工况下开展全三维数值研究，归纳了内涵工况与转速对前、后风扇匹配特性的影响规律以及限制涵道比变化的原因。结果表明在近喘点、设计点和近堵点三种内涵工况下，外涵背压增大，前风扇的匹配工作点向近喘点方向移动，后风扇的匹配工作点向近堵点方向移动。设计转速下，限制内涵设计点涵道比增大的原因为外涵壅塞；限制内涵近喘点涵道比增大的原因为后风扇静子吸力面侧大量低能流体堵塞诱发后风扇失速，限制内涵近喘点涵道比减小的原因为前风扇第一级动叶叶顶泄漏流溢出通道引发前风扇失速。随着折合转速的降低，涵道比随相对背压的变化曲线向左上方移动，这是由于前、后风扇出现了“前喘后堵”的现象，更多的气流流入外涵，导致涵道比随转速的降低而增大。内涵近喘点随着转速的降低限制涵道比进一步增大的原因由后风扇失速转变为外涵壅塞。
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热科学学报. 2025, 34(3): 819-833. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2026-4动叶叶顶是燃气轮机中热负荷最高的部位之一，并且由于动叶叶顶间隙内流场十分复杂，叶顶的冷却十分困难。为发展叶顶结构，研究了肋对凹槽叶顶冷却及气热特性的影响。基于基础凹槽叶顶结构，设计了带有不同数量肋的凹槽叶顶结构（分别记为1R、2R和3R，基础结构记为Basic），并在五种不同的吹风比下，使用压力敏感漆（PSP）技术测量了气膜冷却有效度，并以此来分析不同结构的冷却性能。采用经实验验证的数值方法来辅助分析叶顶间隙内的流场以及整体的气动性能。实验结果表明，随着冷气供应量越来越充足，即吹风比M增大，冷气覆盖范围和气膜冷却有效度均逐渐上升。与Basic结构相比，带肋凹槽叶顶中部的气膜冷却有效度较高而尾部的冷却有效度偏低。流场分析结果显示，在Basic结构中，冷气能够向下游流动，直至叶片尾缘，为尾缘部分带来额外的冷却作用。而在带肋凹槽叶顶结构中，肋片诱导流体在其后方形成涡，卷吸肋附近及上游的冷气，并阻碍上游冷气向下游发展，这导致局部冷却性能得到提升而下游区域的冷却性能下降。从气动性能来看，尽管带肋凹槽叶顶的泄漏流流量大于Basic结构，但其在气动性能上的表现优于Basic结构，压力损失系数的降幅最大达到了16.2%。这表明，虽然带肋凹槽叶顶会增加叶顶泄漏流流量，但它们在整体的气动性能上具有显著优势。
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热科学学报. 2025, 34(3): 834-849. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2024-6本文研究了航空发动机涡轮叶片尾缘劈缝的气膜冷却特性以及其流场涡结构，探讨了该冷却结构的非定常流动掺混机理。本文对尾缘劈缝部件开展了快响PSP、高频PIV实验，并使用DDES湍流模型进行了数值模拟。实验与仿真结果得到了较为吻合的气膜冷却时均特性以及流场涡系结构。通过本征正交分解（Proper orthogonal decomposition）方法分析了仿真流场数据，提取出流场的本征正交模态。随着吹风比的增加，劈缝的气膜冷却有效性η呈现“增-减-增”的趋势，在吹风比Mslot为0.75左右时η处于最低点。不同的吹风比下掺混过程出现了不同的非定常脱落涡结构，小吹风比Mslot为0.3时，主流侧涡主导了流场的掺混流动。吹风比Mslot为0.75时，两侧涡相互掺混出现了类卡门涡街形式的脱落涡。吹风比继续增大后，流场的涡结构转为由冷气侧涡主导。由POD方法分析得知，不同吹风比下近壁区域均出现类卡门涡街的1、2阶模态，在Mslot为0.75时该模态所占能量比最高，流场中形成稳定的主导相干结构。伴随吹风比增大，温度场中的主要特征模态逐渐变化，气膜冷却有效性最低时模态呈月牙形。文章结合流场的涡系结构解释了η最低点时的流场特征分布，分析了其对壁面气膜冷却特性的影响。
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热科学学报. 2025, 34(3): 850-879. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2100-y吸收式循环是回收利用低温热的一种很有前途的方法，对实现“碳达峰”和“碳中和”的目标起着至关重要的作用。作为分布式能源系统的重要组成部分，吸收式循环可以回收各种形式的低品位热量，以满足冷却、加热和用电需求。因此，它具有广泛的应用场景和巨大的节能潜力。然而，目前吸收式循环仅在有限的场景中实现了大规模应用。因此，它的技术成熟度和社会接受度需要进一步提高，其应用范围也需要扩大。本文从不同低品位热量的利用出发，综述了吸收式制冷循环、吸收式热泵循环和吸收式动力循环等各种吸收式循环应用研究的重大进展。根据目前的研究结果，吸收式循环在节能和减少二氧化碳排放方面发挥着关键作用。它们已被应用于废热回收、供热、干燥、储能、海水淡化、制冷、除湿和发电，带来了巨大的经济效益。随后本文总结了吸收式循环在当前应用中面临的主要挑战，并在此基础上讨论和展望了吸收式循环未来的发展方向。本文为吸收式循环的应用研究提供了参考，旨在最大限度地发挥其在实现全球碳中和方面的潜力。
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热科学学报. 2025, 34(3): 880-898. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2034-4Maisotsenko燃气轮机循环（MGTC）与后冷和回热饱和器相结合，有可能挑战传统的湿空气轮机循环。然而，耗水量大限制了其适用性。通过将中冷器和有机朗肯循环（ORC）集成到MGTC中，本研究提出了一种IMGT-ORC的综合设计，它可以调节饱和器的水容量，并利用冷却水的显热和废气中的蒸发潜热来实现节水和节能。首先，进行了敏感性分析，研究了不同温降比下各种参数变化对热力学和经济指标的影响。随后，采用多目标优化方法寻求经济效益和环境效益之间的最佳平衡。结果表明，无论是中冷器还是ORC集成都可以提高系统的热效率。在联合设置的情况下，热效率相对提高了6.89%，耗水量相对减少了89.07%。此外，尽管高温下降比降低了ORC的输出，但它提高了顶部循环的能量效率。在成本控制方面，ORC集成可能会略微增加平准化电力成本（LCOE），而中冷器集成有助于抵消这一增加。最后，优化结果表明，使用最优参数组合可以减少电厂年当量二氧化碳排放11600吨，年耗水量251027吨。
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热科学学报. 2025, 34(3): 899-912. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2138-x在太阳能辅助燃煤系统（SACFPG）中，太阳辐照强度、运行工况都对系统有极大的影响。本文提出了在变太阳辐照强度、变工况运行条件下SACFPG系统的运行策略，提出了一种基于灰色关系分析的考虑经济性能、热力性能、环境性能的综合准则，用于评价不同政策条件下有/无存储的SACFPG系统的年性能。研究发现，太阳能补贴、碳税、燃料价格和太阳能场规模对系统性能有很大影响。结果表明，SACFPG系统的初始投资较高，动态回收期较长，但太阳能的加入提高了总热效率，环境性能更好。其中，带存储的SACFPG系统的热效率最高，为44.38%，二氧化碳排放量最低，为0.1114 kg/kWh。在太阳能补贴和碳排放税的政策下，经济表现得到了改善。因此，根据所提出的综合评价标准，有存储的SACFPG系统最高，为0.667，其次是燃煤电厂，无存储的SACFPG系统最差。随着技术的发展，SACFPG系统的成本将会更低，SACFPG的前景更加光明。
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热科学学报. 2025, 34(3): 913-935. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2118-1本文提出了一种新型多联产系统，集成了太阳能、固体氧化物燃料电池 (SOFC)、燃气轮机 (GT)、溴化锂制冷机、 储气和储热装置，以解决用户负荷和能源输入随机波动性造成的供需不匹配的问题。建立了系统各组件的数学模型和动态控制策略，并研究了系统在响应太阳能DNI和外部负载扰动时的动态响应特性，通过多种重PID控制方法，该能源系统能够在较短时间内快速调整关键的输入和输出参数，实现新的供需平衡。对比了系统有储气和无储气单元时应对负荷变化的响应过程，结果表明，带有储气装置的多联供能源系统有效缩短负荷变化的响应时间。在控制器的作用下，太阳能集热器和 SOFC-GT 发电单元可在几十秒内达到新的平衡，与前者相比，甲醇反应器的响应时间较长，需要几分钟才能稳定。当制冷和制热负荷发生变化时，系统在 500 秒和 260 秒内将输出值调整至需求值。
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热科学学报. 2025, 34(3): 936-952. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2085-6多能源耦合发电系统的推广应用对于缓解气候变暖和电力系统的绿色低碳转型具有重要意义。本文对由风电、光电、火电、储能构成发电系统的容量优化配置建模，并建立由输出波动性、经济成本、碳排放等数学模型归一化的综合评价指标。采用遗传算法求解模型不同输入条件和输出电功率下容量配置的优化结果，模型验证的计算误差小于5%。计算结果表明，多能源耦合发电系统容量配置方式可以划分为以火电为主、多能互补、以可再生能源为主等配置模式，且配置模式划分不受天气条件和储能配比变化的影响。当系统从以火电为主的配置模式逐渐过渡到以可再生能源为主的配置模式时，系统的容量系数从0.4减小到0.24。当系统输出电功率分别为240 MW，300 MW，340 MW时，最优储能配比分别为10%、18%、16%。本文的研究不仅丰富了多能互补发电系统理论，还可以作为面向虚拟电厂的风光火储发电系统容量配置的工程设计指导和电力系统绿色低碳转型的中远期规划的理论借鉴。
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热科学学报. 2025, 34(3): 953-969. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2109-2下一代供暖系统对于合理热分配和精细管理至关重要，它们在很大程度上依赖于准确的区域特定热负荷预测。本文介绍了一种基于热消耗分配和数据驱动技术的快速区域特定热负荷预测方法。该方法包括预测建筑物的整体热负荷，然后根据热消耗矩阵重新分配总热量。这消除了从每个房间实时收集数据的需要，从而节省了硬件成本并提高了计算效率。整体建筑热负荷数据是通过数据驱动算法获得的，而热消耗矩阵是通过能源软件模拟分析构建的。以中国包头工业园区的建筑2为案例研究，本文分析了实际测量值与房间估算值之间的差异。实验结果表明，所提出的估算方法平均误差为7.02%。尽管在热负荷预测方面没有达到高精度（>95%），但这种准确度被认为足以满足前馈控制的要求。
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热科学学报. 2025, 34(3): 970-981. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2115-4冷烧结作为一种制备陶瓷复合材料的新技术，已被证明能够克服传统高温烧结方法所面临的挑战，并能在相对较低的温度（低于200°C）下使复合材料获得致密的结构。本研究中基于冷烧结技术制备并研究了一种形状稳定的复合相变材料。其中，硝酸钠-硝酸钾共晶盐作为相变材料，氧化镁作为陶瓷骨架材料，去离子水作为烧结剂，评估了烧结剂含量、单轴压力、冷烧结温度和时间对该复合材料微观结构特征和宏观性能的影响。研究结果表明，共晶盐能够有效地被容纳在氧化镁骨架中，经过100次的加热-冷却循环后，复合材料仍可以保持致密且稳定的结构，并且存在着最佳的冷烧结参数，在此参数下，复合材料能够实现机械强度和热稳定性的良好结合；在烧结温度为150°C、冷烧结时间为 8 分钟、单轴压力为 150 MPa以及烧结剂含量为 7%（质量分数）的条件下，所制备的复合材料在30-580°C的潜在使用温度范围内具备 610 kJ/kg的储热密度，其抗压强度超过 240 MPa，致密度高于 98%，结果表明该复合材料可被有效利用在中温热能储存领域。
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热科学学报. 2025, 34(3): 982-995. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2145-y在本研究中，采用实验和计算流体动力学仿真分析了相变蓄冷系统对冷热电三联供系统集成与控制的影响。建立并验证了三维相变材料板和蓄冷槽的模型。本研究选用的相变材料为相变温度为8℃的共晶盐。计算了填充相变材料板的冷储罐的热力学性能，并分析了相变蓄冷系统的能量存储和释放效率。结果表明，相变过程与传热流体流量呈正相关。流量分别为1.2 m3/h、1.6 m3/h和2.0 m3/h的传热流体均能使封装单元内的相变材料在8小时内完全凝固；而熔化过程所需的流量应不低于2.0 m3/h，最高能量存储效率可达72%。综合考虑相变冷却储能系统的热力学性能，建议在蓄冷过程中采用1.6 m3/h的传热流体流量，在释冷过程中采用2.0 m3/h的传热流体流量。
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热科学学报. 2025, 34(3): 996-1007. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2144-z以Al粉、Al2O3粉为原料，SiO2、MgO为烧结助剂，采用冷压烧结法制备了不同SiO2和MgO含量的Al/Al2O3复合材料。测试了复合材料的相变潜热、热导率和弯曲强度，观察并分析了复合材料的显微组织以及与Al-12wt%Si合金的相容性，探讨了它的热学性能、力学性能及相容性与组织的关系。结果表明：随着SiO2含量的逐渐增加和MgO含量的逐渐减少，复合材料的综合性能呈现出先增大后降低的变化趋势，当SiO2和MgO含量均为1%时，复合材料的综合性能最好，其弯曲强度为79.645 MPa，热导率为23.903 W/m·K，潜热值为93.61 J/g；在相容性实验中，随着热循环次数的增加，Si原子在复合材料中的扩散距离呈现出先增大后保持不变的变化趋势，扩散距离保持在150 µm左右，相容性较好。
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热科学学报. 2025, 34(3): 1008-1036. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2078-5高地热富水地区隧道在修建期间通常会遇到热损伤和渗流水问题，了解隧道围岩渗流与传热的相互作用是隧道安全修建和环境保护的重要前提。该研究采用离散裂隙网络法建立隧道施工裂隙岩体模型，数值探究裂隙网络几何特征及地质因素对岩石热水场的影响。通过设计正交试验和正交算例分析，研究多因素综合作用下岩石等效热导率（ETC）的变化情况。各影响因素对ETC的影响优先顺序为：裂隙倾角、裂隙强度、水温、水头、裂隙粗糙度、裂隙开度，各因素对ETC的加权贡献率分别为30.6%、24%、18.5%、15.5%、6%和5.3%。最后提出了包含所有因素的等效热导率确定公式。研究结果可为高地热隧道施工期围岩传热量化提供参考和指导。
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热科学学报. 2025, 34(3): 1037-1059. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2121-6高温热泵技术的进步对实现全球碳中和目标至关重要，其中工质的传热与流动特性是冷凝器高效设计的关键。然而，有机工质高温冷凝研究匮乏，亟需建立精确的传热与流动特性关联式。本研究针对R245fa在9 mm内径光管内的饱和温度40~110°C区间的冷凝传热及压降特性开展实验研究，通过敏感性分析揭示了高/低温段冷凝特性的差异并阐明其影响机理。基于实验数据系统评估了现有关联式的预测精度，进而依据重要性因子分析结果对雷诺数及流型边界判据进行修正，最终构建了耦合R245fa高温冷凝特性的新关联式。结果表明：新关联式使传热系数预测偏差率由17.6%降至7.23%，摩擦压降梯度预测偏差率由15.1%降至7.51%。利用该模型对14种工质的877个实验数据进行验证，传热系数预测偏差率由18.85%降至10.65%，显著提升了关联式的精度与普适性。
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热科学学报. 2025, 34(3): 1060-1072. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2129-y高位集水自然通风湿式冷却塔（HNDWCTs）广泛应用于超大型火电与核电机组，但关于侧风影响的研究仍处于探索阶段。本文聚焦于填料区，系统分析了不同侧风风速（1-18 m/s）下冷却塔内对流与蒸发传热过程的变化规律。研究表明，蒸发传热贡献率达90%，在冷却塔热力性能中占据主导地位，因此重点探讨了侧风对高位集水自然通风湿式冷却塔蒸发传质的影响机理。研究发现：低风速条件下高湿度区形成的"自回流"现象是产生低传质驱动力区的根本原因；当风速超过9 m/s时，"高湿度回流"会向"低湿度回流"转变，促使局部传质驱动力回升，从而强化蒸发传质过程。这种转变有效缓解了侧风的负面影响，使得蒸发传质换热量降幅稳定在60%左右。
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热科学学报. 2025, 34(3): 1073-1090. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2127-0设计并搭建了SCO2自然循环实验系统，基于实验系统分析了关键运行参数对传热特性的影响。实验观察到了正常传热工况和传热恶化工况，详细分析了各实验参数对传热的影响规律。研究结果表明，在实验工况范围内，当入口温度高于拟临界温度时，SCO2传热过程更容易发生恶化现象。基于无量纲Bo数分析了浮升力对传热的影响机制，并讨论了其在自然循环条件下的适应性。提出了一种改进后的Bo adv数能够准确反映传热恶化的发生和传热恢复。开发了适应于自然循环条件下SCO2传热预测关联式，新的传热预测关联式准确度更高。在正常传热工况下误差在±20%范围内的数据点为98.31%，在恶化工况下76.58%的实验数据误差保持在±20%的范围内。
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热科学学报. 2025, 34(3): 1091-1116. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2135-0矿床开采形成的采空区促进了地下空间季节性储能技术的发展。目前有关充填体埋管换热器的模拟都围绕地热的开采，而且假设换热流体的进口温度和蓄/释热时间等条件为恒定。但是在现实情况下，矿井充填埋管换热器的蓄/释热特性受到天气条件、地面设备和建筑供暖需求等诸多因素的影响。因此，本文利用实验测试验证了充填体埋管换热器的准确性和合理性，并借助TRNSYS模拟软件构建太阳能辅助热泵耦合矿井充填体季节性蓄热系统（SAHP-MBBHSs）。考虑多种外部因素对运行工况的影响，本文重点研究了集热器面积、u型管间距、充填材料导热系数、蓄热启动/停止时间等因素对BFHEs的长期季节性蓄热性能的影响。研究发现，U-tube间距的减小导致充填体平均温度的波动幅度变大，第11-15年的平均波动幅度最大相差16.6°C。随着蓄热开始时间的推迟，充填体埋管换热器的蓄热效能减小，但释热效能增大，蓄/释热间歇期间向围岩的热损失不超过4.7%，整体影响最小。充填材料导热系数对U-BFHEs的换热效能影响最大，充填材料导热系数从1 W·m-1·k-1增至2 W·m-1·k-1，第15年蓄/释热阶段U-BFHEs平均换热效能分别增加了58.8%和39.2%。U-BFHEs的总蓄-释热效能不超过43.7%，有很大的提升空间。利用充填体的季节性蓄热可以有效地提高SAHP-MBBHSs的供热性能，运行11-15年的最大平均APF和HSPF值分别达到3.85和5.43，即使长期运行也能保持较高的效率。
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热科学学报. 2025, 34(3): 1117-1128. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2105-6使用离子液体代替容易结晶和腐蚀的传统盐溶液，可以提高除湿系统的性能。本研究将跨临界二氧化碳热泵与离子液体除湿循环相结合，从而在大温差下为离子液体提供冷却和加热。通过热力学分析，研究了关键设计参数的影响。研究结果表明，跨临界二氧化碳热泵能够处理离子液体再生过程中的显著温升。蒸发温度是系统冷热供需匹配的关键因素。溶液的自循环比率受到再生温度的限制。当初始空气湿度比为 8.0 g/kg 和供给空气湿度比为 1.0 g/kg 时，该系统的全热 COP 比参考系统高 31.9%。
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热科学学报. 2025, 34(3): 1129-1147. https://doi.org/10.1007/s11630-025-2146-x随着数据中心的快速发展，能源消耗显著增加，其中冷却系统约占总能耗的 40%。最大限度利用自然冷源为提升能效提供了一种简单而有效的途径。辐射制冷（RC）作为一种新兴解决方案，虽然能显著降低能耗，但其在数据中心的应用面临挑战——由于其冷却系统结构复杂、层级众多，辐射制冷技术在不同尺度上需要精细适配，这限制了其在数据中心的广泛推广。本研究针对数据中心冷却需求，设计了多种辐射冷却器结构以提升系统运行效率，并提出了一种集成该冷却器的辐射冷却系统，系统性地评估其节能性能。对实际应用于冷却器表面的辐射制冷薄膜进行了实验测试，获取其冷却性能参数，并将其应用于冷却器结构的仿真分析中。共设计并优化了五种辐射冷却器结构，并开展了全面的多层级性能评估，涵盖流量、温度等运行参数，以及地理位置、气候条件与区域适应性等外部因素的影响。在此基础上，提出了一种将辐射冷却器集成于数据中心的复合冷却系统。在中国不同气候区域的对比分析结果表明，该复合系统相比传统机械制冷系统在节能方面具有明显优势。具体而言，在北京、乌鲁木齐和广州，辐射冷却器全年平均进出口温差为 2.40–3.28°C，说明该技术在中国大部分地区具备全年应用的可行性。在北京，采用该系统后，北京全年PUE降至 1.19，能效比EER提升达 60.74%。本研究为辐射制冷技术在数据中心中的工程应用提供了实验支撑与理论依据，有望推动未来绿色、高能效数据中心冷却解决方案的发展与落地。
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热科学学报. 2025, 34(3): 1148. https://doi.org/10.1007/s11630-024-2095-9
