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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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%。

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。

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。

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。

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.

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。

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（d_p = 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。

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。

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。

针对液环泵叶轮轴向间隙泄漏流的复杂时空特性，设计径向向心、周向反向及对冲放电布局型式的等离子体激励对泄漏流进行控制，探究等离子体激励对间隙泄漏流的调控效果及干扰机理。研究结果表明，在三种布局型式等离子体流动控制下，泵的真空度变化不明显，但其轴功率降低、效率得到了一定程度的提升，其中周向反向对泵水力性能的调控效果更为显著且其对压缩区的中、高强度泄漏流动调控更具优势，而径向向心对过渡区的低强度泄漏流调控更具效果。三种布局型式等离子体激励均能够有效削弱压缩区始端附近的中强度泄漏流，其对压缩区末端附近高强度泄漏流抑制效果微弱；由于过渡区域泄漏较弱，等离子体激励诱导气流与低强度泄漏流相互耦合，会进一步加剧间隙内流动的复杂多变。对于非稳态间隙泄漏流动，周向反向具有更稳定的控制效果；在泄漏流未得到充分发展之前，径向向心对间隙泄漏流的抑制效果优于周向反向。研究成果可为液环泵性能优化提供理论和方法的参考。

石蜡(PA)是一种常见的相变材料，因其潜热和温度均匀性高、系统结构简单、不增加电池能耗而广泛应用于电池热管理系统(BTMS)。在这项工作中，无硫膨胀石墨(EG)在氧化插层制备过程中不使用H₂SO₄，避免了S元素对器件的危害。无硫EG具有324 mL g^-1的高膨胀体积，可以很好地吸附PA以防止泄漏。当EG的填充率为5.0 wt.%时，EG/PA-5.0复合薄膜显示出较高的相变潜热(253.08 J g^-1)和导热系数(2.56 W m^-1 K^-1)。将EG/PA薄膜附着在磷酸铁锂电池的外表面上，用于散热性能测试。当室温下放电速率为1C时，EG/PA-5.0薄膜电池的表面温度和测温点之间的最大温差分别为32.1°C和1.2°C 。在1C下充放电100次后，EG/PA的热性能基本保持不变，具有良好的循环稳定性。模拟结果与电池在不同放电速率下的实际温度变化非常吻合。这项工作表明，无硫EG/PA复合材料在动力电池的BTMS中具有良好的应用前景。

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。

针对多旋流干涉模式对自激振荡燃烧特性的作用机理，基于管型五喷嘴燃烧室开展实验和数值研究。多旋流干涉模式包括等旋流强度干涉和强弱旋流干涉。热声特性表明：通过增强中心喷嘴旋流强度，使旋流干涉模式从等旋流强度干涉转变为强弱旋流干涉，可显著削弱低当量比工况下的热声耦合效应，大幅降低振荡燃烧时的脉动压力幅值。瞬时火焰结构显示，多旋流火焰在低当量比工况下呈现混沌振荡特性；当量比大于0.71时出现明显的火焰相互干涉边界，火焰能够以规则结构呈现周期性振荡，但不同的旋流干涉模式会导致中心与外侧火焰呈现完全不同的相位振荡特性。时均火焰结构还表明，强弱旋流干涉会导致中心火焰和外围火焰的火焰张角增大、火焰长度减小，而火焰结构的变化对热声不稳定模态具有重要影响。燃料分级燃烧特性表明，强弱旋流干涉模式能够大幅拓宽主频为100 Hz的运行工况范围，且该振荡模态与其他模态的重叠工况范围显著增加，这意味着热声不稳定模态的调节更加灵活，有利于实现热声不稳定的被动抑制。

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。

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。

上游叶片尾迹湍流脉动会影响尾迹扫掠引起的压气机叶片强迫振动。为了研究尾迹湍流脉动的影响和快速预测叶片强迫振动，本文提出一种强迫响应计算模型。该模型在常规的强迫响应计算方法的基础上考虑了上游叶片尾迹湍流脉动的激励。本文以某3级压气机为研究对象，取进口导叶77.8%叶高处的叶型进行准二维大涡模拟计算。通过对进口导叶的流场的分析发现，进口导叶尾迹中存在较明显的总压脉动。本文将上游尾迹湍流脉动的影响以总压脉动的形式加入强迫响应计算模型中，具体来说是根据大涡模拟结果建立总压脉动幅值和总压亏损关系式，并且根据吸力面和压力面位置分区设置不同公式，以获得更为准确的激励力。计算结果表明，只考虑尾迹扫掠时最大振幅比试验结果低27%，同时考虑尾迹扫掠和尾迹脉动时计算结果仅比试验结果低6%，验证了所提模型的有效性。

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。

通道结构对印刷电路板式换热器（PCHE）传热性能有重要影响。本研究通过对具有不同截面长宽比的矩形直通道PCHE进行实验，深入分析了冷、热侧质量流量以及矩形截面长宽比对PCHE传热性能的影响。研究结果表明，相较于半圆形截面，矩形截面的PCHE展现出更优的综合传热性能。进一步增大长宽比有助于提升PCHE的综合传热性能，但这种强化效果会随着长宽比的持续增大而逐渐减弱。同时，增加两侧的质量流率增强了预冷器的冷却能力和传热性能，但也导致了通道内压降的增大。在此实验及数值模拟的基础上，提出了一个针对矩形截面直通道PCHE的改进传热关联式（适用范围：Re: 3169~48474, Pr: 0.98~1.25），该关联式综合考虑了矩形截面长宽比和拟临界温度的影响。拟合结果表明，关联式能够更为准确地预测不同工况下预冷器通道内局部Nu和f的大小和趋势，其预测精度相较于Gnielinski关联式和Blasius关联式有显著提升。

运载火箭飞行过程中由于喷管欠膨胀射流相互挤压所形成的高温逆流会对火箭底部造成强滞止对流加热，这将严重影响运载火箭飞行安全。因此运载火箭热环境研究一直以来都是热防护研究中的热点。双喷管发动机布局由于其独特的结构特征，在飞行过程中运载火箭更容易受到底部高温气体循环区的影响。特别是在跨音速阶段，火箭底部流场结构的显著变化会对回流区产生强烈影响。本文主要研究了双喷管发动机布局运载火箭在飞行马赫数为0.6到3.0范围内的底部热环境。研究结果表明，在跨音速阶段，自由流马赫数对火箭底部的热环境有显著影响。当马赫数从0.6增加到1.0时，火箭底部的对流热流密度提升至原来7.7倍。该现象主要是由于当飞行速度超过音速时，超音速来流自由剪切层与羽流剪切层相互作用造成的羽流诱导激波所致。激波与剪切层之间的相互作用加剧了回流区及底部自由流与高温逆流拐点处的湍流强度，从而导致更强的高温逆流。此外，还分析了在低海拔下火箭底部加热的原因，发现其机制不同于高海拔下由羽流相互作用引起的高温逆流滞止加热。