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。

为实现含氢综合能源系统的低碳经济运行，平抑新能源出力波动性对系统影响，重点研究了掺氢燃气轮机与电解槽协同的运行模式。建立了储氢蓄热混合储能方案和电-氢-冷-热转换的综合能源系统优化调度模型，提出了一种基于深度学习预测和反馈的模型预测控制策略，并用误差惩罚系数证明了该策略的有效性和优越性。此外，氢能交易和阶梯碳交易的引入可以有效地指导多个典型场景下含氢综合能源系统的低碳经济运行，敏感性分析表明，掺氢比和阶梯碳基价是平衡系统运行成本和碳排放的重要因素。

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。

先进偶氮苯材料的研发是实现高效太阳能光异构化储能技术的基础。其中，对偶氮苯材料特性与性能的综合表征是认识和评估材料的关键。本文对高性能偶氮苯材料制备过程中的结构和性能表征技术进行了综述，深入概况了相关的实验方法、目标、机理和应用情况，阐明了材料结构与性能之间的内在联系。此外，该综述还阐述了各相关表征技术的优势及局限性，并介绍了偶氮苯光异构化储能技术在太阳能转化利用中的潜力及重要性。

接触热阻作为一种重要而有效的接触传热指标，是传热过程中普遍存在的现象。在能源、航空航天、电子封装、低温制冷等领域，可以直接影响产品的可靠性、满负荷性能、功耗甚至生命周期。因此，增强界面传热和抑制接触热阻变得越来越重要。在此背景下，本文阐述了热接触热阻的概念以及减小接触热阻的方法。在回顾了现有的接触热阻测量方法和表征界面形态的基础上，重点介绍了接触热阻的理论基础，包括接触界面的二维数学特征以及量化接触热阻的理论和经验模型。然后阐述了热、力、几何对于接触热阻的影响。在宏观机理的基础上，总结了现有的抑制接触热阻的方法，重点回顾了聚合物复合热界面材料和填充高导热填料的金属界面材料以及新材料的开发方法。

Recent research and development on ramjet and supersonic combustion ramjet (scramjet) engines is concerned with producing greater thrust, higher speed, or lower emission. This is most likely driven by the fact that supersonic/hypersonic propulsion systems have a broad range of applications in military sectors. The performances of such supersonic/hypersonic propulsion systems depend on a series of physical and thermodynamic parameters, such as the fuel types, flight conditions, geometries and sizes of the engines, engine inlet pressure/velocity. As a propulsion system, a stable and efficient combustion is desirable. However, self-excited large-amplitude combustion oscillations (also known as combustion instabilities) have been observed in liquid- and solid-propellant ramjet and scramjet engines, which may be due to acoustic resonance between inlet and nozzle, vortex kinematics (large coherent structures), and acoustic-convective wave coupling mechanisms due to combustion. Such intensified pressure oscillations are undesirable, since they can lead to violent structural vibration, and overheating. How to enhance and predict the engines’ stability behaviors is another challenge for engine manufacturers. The present work surveys the research and development in ramjet combustion and combustion instabilities in ramjet engines. Typical active and passive controls of ramjet combustion instabilities are then reviewed. To support this review, a case study of combustion instability in solid-fueled ramjet is provided. The popular mode decomposition algorithms such as DMD (dynamic mode decomposition) and POD (proper orthogonal decomposition) are discussed and applied to shed lights on the ramjet combustion instability in the present case study.

串列叶片是一种可以延迟分离的流动控制方法。本研究利用数值方法探究了扩压因子和节距比对串列叶片流动结构的影响。单个叶片扩压因子从0.328变化到0.484。节距比从0.80变化到0.92。结果表明，损失系数随扩压因子的增加而增加，随节距比的增加而减小。前叶片叶根角区失速出现在所有研究的情况。间隙流决定了后叶片的角区分离情况。改变节距比和扩压因子会改变间隙流的动量分布。后叶片的角区分离会由于通道涡卷吸低动量间隙流和前叶片的叶根角区失速流体而受到抑制。增加扩压因子会导致后叶片的攻角发生变化，从而导致后叶片角区分离的变化。将串列叶片与参考的出口单列叶片进行对比。所有攻角下，串列叶片的性能都优于参考叶片。在设计攻角下，损失系数降低了26.35%，增压能力提高了7.89%。串列叶片在正攻角下的流动失稳是由前叶片的叶根角区失速造成的。间隙流的强度会随着攻角的增加而提高，从而防止后叶片在正攻角时发生角区分离。

超临界CO₂布雷顿循环具有效率高、系统结构紧凑等优点，在发电领域具有巨大应用潜力。以自冷凝CO₂跨临界动力循环为研究对象，建立了循环性能理论分析模型，分别分析了无回热循环、后回热循环、先回热循环和再回热循环四种不同系统布局。结果表明：随着冷却压强的增大和冷却终温的降低，内部正循环占整个循环的比重增大；超临界加热器的热负荷随冷却压强的增大而减小。从性能上看，再回热循环和先回热循环的热效率相似，且远高于其他两种系统布局。除冷却终温为31°C时的工况，热效率和净输出功率随冷却压强的变化均存在极大值。同时考虑到复杂性和经济性，先回热循环比其他系统布局更优。在冷却终温为35°C时，先回热循环的热效率在冷却压强为8.4 MPa时达到峰值0.34，净输出功率在冷却压强为8.2 MPa时达到峰值2355.24 kW。

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。

损失模型的选择对一维平均流线分析中获得离心压缩机的性能有显著影响。本文基于Augier、Coppage和Jansen提出的经典损失模型，提出了一套优化的损失模型。讨论了在NASA低速离心压缩机（LSCC）的22-36 kg/s质量流量下，由三套模型预测的损失比例和变化规律。结果表明：表面摩擦损失、扩散损失、圆盘摩擦损失、间隙损失、叶片负荷损失、再循环损失和无叶扩压器损失权重均大于10%，在性能预测中占主导地位。因此，这些损失被考虑在新损失模型的组成中。此外，采用多目标优化方法（GA）对损失系数进行校正，以获得最终优化的损失模型。与实验数据相比，三种经典模型的绝热最大相对误差为7.22%，而优化损失模型计算的最大相对误差为1.22%，降低了6%。同样，与原始模型相比，总压比的最大相对误差也降低了。因此，当前优化的模型在趋势和精度方面都比经典损失模型提供了更可靠的性能预测。

超临界二氧化碳（sCO₂）循环可由多种能源驱动，是未来的研究热点。为了帮助用户获得比预设压缩机效率的文献更准确的结果，我们提出了一个完整的模型，在压缩机的性能、尺寸和功率W_C、入口温度T_in、入口压力P_in 和压力比ɛ等参数之间建立联系。压缩机的特征尺寸l_c、叶型损失Y_p和叶顶间隙损失Y_cl 都与W_C的幂成正比，幂值分别为 0.5、-0.075 以及 -0.5~0。压缩机等熵效率η_tt随着W_C的增加单调递增，且效率曲线逐渐平缓。当压缩机转速取运行工况对应的最佳值而非3000 r/min时，压缩机效率有所提高，且压缩机效率-功率曲线更加平缓。当P_in和T_in接近临界点时，压缩机效率增加。当ɛ增加时，压缩机效率呈抛物线分布，这种分布形式是由级内损失变化与叶片压力分布两因素共同导致的。由于各损失项的占比对压缩机功率不敏感，因此压缩机效率与温压参数的关系在全容量范围内相对稳定。压缩机效率图有助于估算系统性能，而不可逆损耗和特性长度的比例法则以及恒定标准分析有助于理解不同容量压缩机的特性。

由于成本低、传热传质能力强及容易达到超临界点的优势，超临界二氧化碳近年来在许多工程设备中得到了应用。由于超临界CO₂在临界点附近热物理性质的急剧变化，使得超临界CO₂在管内的传热和流动行为变得复杂，受到了人们的广泛关注。本文的主要目的是对已发表的关于超临界CO₂管内流动传热特性的研究成果进行总结。首先介绍了影响超临界CO₂在光滑管内流动的边界条件相关参数。其次，总结了常用的处理超临界CO₂内部流动的湍流和数学模型。然后介绍了有关设计参数、形状和构型产生的几何效应的研究工作，并介绍了近年来超临界CO₂的实际应用情况。最后，对管内超临界CO₂的发展现状和未来面临的挑战进行了分析和总结。

燃气轮机轮缘封严泄漏流与主流相互作用机理的研究对于优化热管理系统、提升气动效率具有重要价值。高速旋转转子的实验测量难以实现，而采用预旋方法模拟旋转效应可为实验测量提供有效途径。本研究旨在评估预旋方法对旋转效应模拟的有效性，通过开展7种旋流比工况的静止状态与旋转状态数值模拟，重点揭示预旋与旋转的内在作用机理。研究结果表明：预旋和旋转使轮缘封严泄漏流产生相对于叶片的周向速度，这会削弱端壁冷却效果（弱化效应）；而预旋降低了逆压梯度，旋转则作用于通道涡产生科里奥利力，二者均可增强端壁冷却效果（强化效应）。在预旋工况下，弱化效应占据主导；而在旋转工况下，上述两种效应均未呈现显著的单一主导趋势。

随着各国提出碳中和目标，能源结构的清洁转型已成为国际上的热点和潮流。可再生能源发电将占主要比例，但这也导致了电力供应不稳定的问题。目前，大规模储能技术还不成熟。提高燃煤发电厂的灵活性以抑制可再生能源发电的不稳定性是一条可行的途径。热能储存是提高燃煤电厂灵活性的可行技术。本文综述了基于储热技术的燃煤电厂柔性改造研究，主要包括基于热水罐的中低温储热和基于熔盐的高温储热。总结了目前的技术难点，并对未来的发展前景进行了展望。热能储存系统和燃煤发电系统的结合是基础，倾斜温度层的控制和熔盐的选择与开发是关键问题。作者希望本文的研究能为燃煤电厂的柔性改造研究提供参考，也希望能促进蓄热基础在具体燃煤电厂改造项目中的应用。

通过添加新型纵向翅片，可以提高热能储存装置（TESU）的传热效率。本研究使用有限体积法（FVM）分析了一系列TESU，以确定翅片角度对传热性能的影响。结果表明：随着翅片角度的增大，TESU率先增大后减小，在 60° 时达到最大值，与0°、15°、30°、45°和 80°相比，硬脂酸的熔化时间分别减少了30.9%、28.58%、21.99%、9.02% 和 18.1%。此外，还发现相变材料在TESU底部的熔化时间明显更长。随着翅片角度的增大，这一阶段的时间百分比也随之减小，分别为 7%、14%、23%、33% 和 20%。此外，还采用了响应面方法 (RSM)，通过最小化总熔化时间来优化纵向翅片。分析结果表明：当翅片角度为 58.68°时，硬脂酸的完全熔化时间比0°时缩短了44%。这些发现弥补了纵向翅片设计角度对熔化性能影响的不足，为水平放置纵向翅片热能储存装置的设计提供了参考。

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。

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。

随着可移动装置的广泛应用以及分布式发电规模的扩大，传统能源供给模式面临挑战，而甲醇在线重整制氢耦合低温燃料电池发电系统因高效便捷、环保安全、紧凑灵活、易于小型化等优势在分布式发电领域展现巨大的应用潜力。本文提出了一种不使用外部热源的情况下燃料原位重整制氢耦合PEMFC发电的一体化系统，实现了甲醇的高效利用和系统运行的灵活性，为移动装备和分布式能源系统提供一种新的解决方案，通过敏感性分析研究了主要运行参数对系统性能的影响，系统最佳水醇比在1.15-1.25之间；通过余热的梯级利用，提高了系统的热力学性能，余热利用效率为72.60%；通过系统集成，系统余热和PEMFC废气的化学能得到有效利用，驱动燃料热化学转化，在设计工况下，该系统的发电效率和㶲效率分别为44.59%和39.70%。该研究为燃料热化学制氢与燃料电池耦合发电的高效集成系统提供了行之有效的方法，揭示了甲醇制氢和质子交换膜燃料电池互补利用的优势。

在长期充放电循环后，锂离子电池内部会发生各种材料的分解、结构变化和分布不均等劣化现象，进而影响锂离子电池的性能以及安全性。为了提高电池在生命周期内的性能，电池在进行成组时会预设一定的夹紧力来控制电池厚度的变化。不同的预紧力又会反过来影响电池的循环特性和产热特性。针对这一问题，本文以NCM811/硅碳体系软包锂离子电池为研究对象，对不同预紧力下的电池进行了充放电循环测试，进而采用等温量热仪测试了不同SOH和不同预紧力下电池的产热特性，并基于此建立了电池产热功率随SOH变化的经验预测模型。研究结果表明：当预紧力为5 N·m时，电池容量衰减最慢并且平均产热功率最低；IC曲线的特征峰值变化可以用来表征电极活性锂的损失，进而表征电池产热功率的变化；电池平均产热功率主要受SOH的影响，电池平均产热功率随SOH的降低会经历一段波谷，过了临界点以后平均产热功率会持续增大。这些发现共同强调了预紧力、SOH和产热特性之间错综复杂的关系，强调了调整最佳预紧力对提高锂离子电池效率的重要意义。

Thermal energy conversion and also storage system is to advance knowledge and develop practical solutions at the intersection of micro and nano-scale engineering, energy conversion, and sustainability. This research addresses the challenge of enhancing these critical aspects to ensure prolonged system performance and durability in the context of evolving energy technologies. This research analyses the anti-oxidation and filtration behaviours of micro and nano-scale structures in the context of electro- and photo-thermal energy conversion and also storage systems. A micro multiscale hierarchical structure strategy is presented to fabricate multi-scale double-layer porous wick evaporators with the electrospun nanofibers made of gelatin-polyamide 6 (GPA6) and Ti₃C₂T_x MXene/silver nanowire with Cellulose Micro/NanoFibers (CMNF) cryogens by using spark plasma sintering (SPS) based high-pressure hydrothermal treatment model. An excellent anti-oxidation effect was offered by coating the film in thermal conditions and the anti-oxidation properties were further examined from 500°C to 850°C. The results are analysed using Matlab software to improve the efficiency of energy conversion processes by integrating nanostructures into thermal systems, to increase energy output while minimizing losses. The silver nanowire is with a heat transfer coefficient of 78%, a mass remaining rate of 98.7%, and an energy storage efficiency of 23.8%. This study enhances energy density and duration by integrating nanostructures into thermal systems while minimizing energy losses, and it not only exhibits excellent anti-oxidation properties but also possesses superior filtration capabilities for designing and engineering multifunctional nanomaterials.

热力学循环路径决定着热电转换工作过程与效率，热再生电化学循环（TREC）所有工作过程中均伴随着热量的变化（吸热或放热），对TREC热力学状态具有较大的影响，从而致使TREC热电转换特性与传统的埃里克森循环相比偏差较大。针对这一问题，本文对TREC进行了系统的热力学分析并针对有限时间、有限热源、无限时间、无限热源等多种实际情况建立了热力学过程描述和相应的数学模型，并深入探讨了实际运行过程与理想分析方法不协调所产生的性能数值偏差，及关键参数对系统性能的影响。 研究表明，当系统实际运行时间短于理想平衡所需时间时，应采用有限分析方法。若此时使用无限分析方法则会与实际情况产生偏差，偏差的大小与运行时间直接相关，而当运行时间达到平衡时间的80%时，这种偏差可控制在2%以下。 热源对系统运行阶段的影响主要体现在平衡时的温度和温度平衡速率上。 这种影响与热电容成正比，也与系统性能成正相关。 因此，为了提高系统性能，建议选择热容与系统热容比较高的高/低温热源，并且等压吸放热阶段的时间应略微超过系统平衡所需的时间。

深色金属氧化物的改性被认为是提高钙基材料光吸收的关键策略，用于直接太阳能驱动的热化学储能。虽然改性对钙基材料碳化过程中放热行为的影响已经得到了广泛的研究，但对对电石渣等低成本钙源在煅烧过程中蓄热行为的影响还缺乏研究。本文制备了铁改性和锰改性电石渣用于CaCO₃/CaO循环热化学储热。研究了它们在蓄热阶段的最佳分解温度、有效蓄热转化率、热流和蓄热速率。虽然铁改性由于Ca₂Fe₂O₅的形成加剧了CaO的烧结，但在CaCO₃/CaO循环中仍能有效降低CaO的再生温度。锰改性通过形成CaMnO₃以及其转化的Ca₂MnO₄显著提高了钙基材料抗烧结性能。经过30次循环后，锰改性电石渣的有效蓄热转化率是未处理电石渣的3.2倍。锰改性电石渣循环后的再生温度最低，蓄热率最高。锰改性电石渣稳定的疏松多孔结构使其具有优异的蓄热性能。因此，锰改性电石渣是钙循环热化学储热的潜在候选材料。

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%。

针对未来航空发动机运行面临的极端热负荷及含尘、含沙等恶劣环境需求，本研究提出了一种兼顾高效冷却与抗颗粒沉积性能的新型振荡射流冷却策略。实验研究表明：相比于经典的777型孔，新型振荡射流的绝热冷效提升高达70%，颗粒沉积厚度减少可达28%。由于型孔射流的周期性扫掠和增强的流向动量，新设计能够提供更宽广的冷气覆盖，并且将粘附的颗粒从壁面吹离，从而降低沉积。本研究首次探索了同时考虑气膜冷却性能和抗颗粒沉积的新型冷却策略，为下一代涡轮叶片的冷却设计提供了一种有潜力的设计概念。

超临界二氧化碳(SCO₂)离心压缩机是SCO₂闭式布雷顿循环系统中的关键部件。深入了解压缩机内部的损失机制对于优化设计至关重要。然而，接近临界点时，SCO₂的物理特性高度非线性，压缩机内部流动与其特性密切相关，这不可避免地影响了压缩机内气动损失的产生。本文通过实验验证的数值方法对压缩机的损失机制进行了全面分析。首先，数值模拟方法针对Sandia SCO₂压缩机的实验结果进行了验证。其次，比较了使用SCO₂、理想二氧化碳（ICO₂）和理想空气（IAir）三种流体时压缩机的性能和损失分布。结果显示，在低流量系数下，SCO₂的性能与IAir相当，但在接近堵塞条件下明显不如其他两种流体。三种流体中的损失分布有明显区别。在叶轮中，SCO₂效率最低，其次是ICO₂和IAir。随着流量系数的增加，这些差异被放大。这是由于更强的叶顶区域周向压力梯度加剧了在轮盖/轮毂端壁上的边界层累积。此外，由于SCO₂的声速降低，激波在喉部区域更早出现，导致SCO₂叶轮内出现显著的边界层分离现象。

超声速风洞实验是发展先进燃气轮机的重要手段之一，超声速多孔探针是这类实验中测量气动参数的精密工具。然而，在超声速流动中，探头周围会形成激波，影响测量结果的准确性。本研究选取超声速五孔探针的头部作为研究对象。首先，利用3D打印技术设计并制作了复合式五孔压力-温度探针。然后，采用马赫数、密度梯度和激波函数3种方法对激波谱进行数值计算；与其他两种方法相比，激波函数可以准确地识别激波和膨胀波的类型和范围。结果表明，在探针头部的前段形成了较强的激波，测压管周围产生的激波影响流场的总压和马赫数，引起熵增。测压管头部的激波强度最大，导致流场周围的总压降低。随后，为了减小由于忽略气体的可压缩性和熵增引起的计算误差，引入了气体压缩因子δs。经验证，在考虑气体压缩因子的情况下，计算得到的气动参数在亚声速和超声速条件下的误差分别小于5 %和10 %。本文的研究结果为气动探针在亚声速到超声速流动过程中的设计和使用提供了理论参考。

压气机中的流动十分复杂，其中包含流动分离和逆压力梯度，基于雷诺平均湍流模型的数值仿真流场通常会或多或少偏离实验测量结果。为了提高流场预测精度，减少数值仿真与实验测量之间的偏差，提出了一种基于深度神经学习和ℓ₁正则的实验数据驱动的压气机流场预测方法，为获得高可信度的流场，校正了进口边界条件和湍流模型参数。独立使用了S-A和SST湍流模型性相互验证预测结果，并使用敏感性分析方法获得关键参数的贡献。结果显示本文提出的算法可以减小约70%的预测偏差，两种湍流模型预测出的流场几乎相同即预测结果基本独立于湍流模型。进口边界条件的修正主要减小了前半弦长的预测偏差，而湍流模型的修正主要减小了吸力面尾缘流动分离的过渡预测。

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/Δp^1/3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%。

PV/T系统可以同时将太阳辐射转化为电能和热能，其在太阳资源丰富的中国西北地区具有巨大的潜力。本文通过在兰州进行的详尽实验分析，评估了一种微型热管（M-HP）PV/T系统的效能。为了提高M-HP-PV/T系统的性能，研究对比了每日和全年最佳倾角。温室内的系统表现出平均电能转换效率（PCE）为12.32%和热能转换效率（TCE）为42.81%。外部环境中的系统则记录了平均PCE和TCE分别为12.99%和21.08%。为了进一步理解系统的运行结果，通过整合实验数据构建了一个数学模型，模拟结果与实测观察结果吻合良好。每日最佳倾角的平均太阳辐照度为728.3 W/m²，全年最佳倾角为29°，其平均太阳辐照度为705.6 W/m²。温室内外最佳角度的年平均总功率分别为 448.0 W和398.7 W。温室外和温室内最佳角度的年平均总效率分别为40.8%和56.9%。温室内的总功率降低了49.3 W，而温室内的总效率提高了16.1%。

氨气作为一种新型绿色无碳燃料，与煤掺烧可以有效减少二氧化碳排放，但对于氨气与煤掺烧的火焰形态和特性的研究还不够充分。在本研究中，我们在平焰燃烧器上研究了不同氧气摩尔分数和掺氨比下氨煤掺烧火焰。首先，我们发现随着氨气的加入，氨煤混燃火焰产生了分层现象，在火焰根部存在透明火焰区域被认定为氨气燃烧区。由于氨煤混燃火焰中无法直接观测到煤粉颗粒的着火情况，因此使用Matlab软件分析不同掺氨比和氧气摩尔分数下的火焰图像。分析结果表明，与纯煤燃烧相比，氨气的加入使点火延迟时间提前4.21 ms-5.94 ms。随着掺氨比的增加，点火延迟时间先减少后增加。同时，氧气摩尔分数的增加也使点火延迟时间提前，煤粉的燃尽时间和火焰扩展角度分别随着氨气比例的增加呈线性减少和增加。氨气的加入促进了煤颗粒挥发物的释放，在高掺氨比的条件下，氧气的消耗也阻碍了煤颗粒的表面反应。最后，对氨煤混燃火焰流场中气体组分进行测定，发现燃烧过程中生成的富含水的环境加剧了煤粉的气化反应，导致CO浓度升高。同时，煤颗粒气化过程中生成的含氮物质和焦炭与NO_x发生还原反应，减少了NO_x的排放。

The inferior flammability of coal gasification fine slag (CGFS) from entrained-flow gasifiers hampers its resourceful utilization. However, the reasons behind its poor flammability still need to be investigated. This paper conducted a comparative study on the combustion characteristics of three CGFS samples: CGFS_GSP, CGFS_SN, and CGFS_OMB (subscripts GSP, SN, and OMB representing different gasification processes), using experimental techniques such as TG/DTG and combustion kinetic model fitting methods. Additionally, a comprehensive investigation into the physicochemical properties of CGFS was conducted. The objective was to elucidate the causes behind the poor flammability of CGFS. The results revealed that CGFS exhibits lower volatile matter content and higher activation energy than their corresponding raw coal (RC), leading to a significantly higher ignition temperature. The ignition temperatures of RC1, RC2, and RC3 are 361.82°C, 378.66°C, and 404.99°C, respectively. In contrast, the ignition temperatures of CGFS_GSP, CGFS_SN, and CGFS_OMB are 549.08°C, 566.58°C, and 532.67°C, respectively. During the combustion reaction, the temperature (T_max) at which CGFS reaches its maximum weight loss rate is significantly higher than the temperature (T_maxIII) at which fixed carbon in raw coal reaches its maximum weight loss rate. The T_maxIII of RC1, RC2, and RC3 are 450.90°C, 457.19°C, and 452.77°C, respectively. In contrast, the T_max of CGFS_GSP, CGFS_SN, and CGFS_OMB are 583.55°C, 608.20°C, and 582.18°C, respectively. The maximum weight loss rate of different types of CGFS is also significantly lower than the fixed carbon combustion maximum weight loss rate of their respective raw coal samples. The physicochemical characterization results of CGFS demonstrate that, compared to the corresponding raw coal, there is a significant reduction in the proportion of active sites in CGFS. Simultaneously, the proportion of C-C/C-H on the surface of residual carbon in CGFS decreases. In contrast, the proportion of O=C-O significantly increases, suggesting a shift toward a more stable state of carbon-containing functional groups. This study is expected to offer essential theoretical support for the efficient combustion utilization of CGFS.

空气源热泵在环境温度较低的工况下制热性能不足，蓄热装置在热泵系统中有着广泛的应用。本研究提出一种具有新型结构的蓄热型空气源热泵供暖系统，并在MATLAB/Simulink中分别建立单级和蓄热型空气源热泵供暖系统各部件的数学及仿真模型，且为后者提出三种运行模式；基于包头地区供暖期间的室外环境温度，仿真模拟两种热泵系统的制热能力，并对系统的运行经济性进行分析。结果表明：在7天的采暖周期内，蓄热型热泵机组和单级热泵机组的总制热量分别为442.58 kW·h和355.68 kW·h，提高24%；热泵机组的平均制热性能系数(COP)分别为2.11和1.51，提高39.74%；热泵机组的能耗分别为202.74 kW·h、239.74 kW·h，降低15.44%；上述结果均验证新型结构蓄热装置在提高空气源热泵机组制热性能方面的有效性。然而，两种空气源热泵供暖系统的总功耗和运行经济性之间的差异较小。

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。

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。

轴向重叠度和（AO）和节距比（PP）是影响串列叶栅性能的关键配置参数，本文探索了亚声速条件下高负荷压气机串列叶栅AO和PP的最佳设计准则，并分析了每个参数对其内部流场结构的影响机制。研究结果表明，较大的PP有利于降低串列叶栅后叶载荷，但当其大于某一阈值时会造成间隙射流失效。AO的改变会影响前叶吸力面的逆压梯度，同时会改变间隙射流强度和前叶尾迹的发展。之后，本文在较大的设计空间内分析了不同AO和PP组合下的串列叶栅性能变化规律，阐明了不同工况下两个参数的最优匹配关系。AO的最佳取值范围约为-0.05至0.05，PP为0.85至0.92，当AO增大时，PP应适当减小，以保证性能稳定。

本文针对1.5级轴流跨音压气机开展非定常数值模拟，以探究非定常扰动产生机制。首先利用试验测量数据对数值仿真结果进行了校核，在数值与试验结果一致性较好的前提下对压气机非定常流动机理进行深入分析。通过设置虚拟探针对近失速工况流场进行监测，确定非定常扰动源于动叶叶顶区域，且叶片压力面扰动最强，其频率呈宽频特性。结合叶顶瞬态流场特征分析，发现泄漏涡与激波干涉使得泄漏涡破碎，其产生的新涡核在流场中迁移诱发了非定常压力扰动。进一步分析压气机节流过程中泄漏涡与激波的相互作用，发现泄漏涡强度与激波强度随流量的减小而逐渐增大，当两者组合到达第一阈值，叶顶出现了单一的扰动频率；当两者组合到达第二阈值，叶顶扰动频率向宽频转变。

This research investigates innovative fin-type radiators for automobile engine cooling system. Micro-channel and helical radiators, along with straight type, were analyzed for heat transfer characteristics under various conditions. The uniqueness of this study is evident in the design of microchannel and helical radiators. For helical radiators, the inner rod features 4/8 helical-shaped water galleries, while the outer tube frame with embedded fins remains consistent. In contrast, the microchannel radiators have compact trapezoidal-shaped water galleries with separate fin strips. Furthermore, the novelty of the research is enhanced by the utilization of 3D printing technology in the manufacturing process. In constant fin height analysis at varied water and air flow rate, Microchannel Water Air Radiator with fin height 10.5 mm (MCWAR10.5) depicted a higher heat transfer rate amongst the radiators. In comparison to Straight Water Air Radiator with fin height 9.5 mm (SWAR9.5), the heat transfer rate is 30.3% and 1.3 times higher. However, in constant fin surface area analysis, microchannel radiator (MCWAR3.2) illustrates lower heat dissipation than Helical radiator (HWAR138) but higher than HWAR134 and Straight radiator (SWAR6). The examination of pumping loss indicated that the Micro-channel radiator outperformed helical radiators due to its lower pressure loss. The average pressure loss for Micro-channel radiators was 0.74 kPa, making it 1.2 times higher than that of a straight radiator (0.62 kPa), indicating a better trade-off.

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。

本研究采用分子动力学（MD）方法研究了环保型制冷剂丙烷（R290）与多元醇酯（POE）之间的相互作用，包括溶解度参数、扩散系数、结合能和径向分布函数。季戊四醇酯（PEC）作为 POE 的代表成分，探讨了其链长对 PEC/R290 相互作用的影响。溶解度参数的差异表明，随着季戊四醇酯链长的增加，季戊四醇酯和 R290 更易混溶，当链长超过 8 个单位时，两者的溶解度趋于平稳。由于分子结构的差异，季戊四醇酯的同分异构体与R290的溶解性也不相同。此外，PEC 的存在会降低 R290/润滑剂混合体系中 R290 的扩散系数，平均降低 20%。研究还发现，范德华力在 R290/PEC 系统中占主导地位。最后，建立了考虑到各种实际成分的POE22润滑油混合模拟模型，结果表明，R290在POE润滑油中的溶解度受到基础油和添加剂的成分和比例的影响。

随着新能源装机总量和份额的不断上升，对电力系统灵活调节能力的需求越来越突出。目前传统的熔盐储能系统调峰容量不足。本文构建了一种基于多热源的太阳能熔盐储能系统。利用太阳能场产生的热量和蒸汽进行调峰处理，进一步提高调峰能力和灵活性。安装多级抽汽和引入外部热源显著提高了系统性能。建立了基于EBSILON软件的仿真模型，讨论了关键参数对性能的影响。从能源和经济两方面进一步评价了该系统的可行性。结果表明，所提出的SF-TES-CFPP系统具有调峰能力增强和运行灵活的特点。与传统的TES-CFPP相比，将太阳能引入调峰过程使SF-TES-CFPP系统的调峰能力提高了20.60 MW，同时降低了10.26 g/(kWh)^-1的煤耗率。通过合理的分配热量，系统全过程的往返效率可达85.43%。选择合适的主汽抽汽质量和分流比，可以降低各主要组分的火用损失，提高系统的火用效率。经济分析表明，动态投资回收期为9.90年，整个生命周期的净现值(NPV)达到1.6902亿美元。