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。

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。

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。

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.

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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%。

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%。

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。

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。

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NO_x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%。

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。

Non-Fourier heat conduction models are extended in response to heat transfer phenomena that cannot be accurately described by Fourier’s Law of heat conduction. This paper provides a review of heat conduction in functionally graded materials (FGMs) employing non-Fourier models. FGMs are designed materials with a gradual transition in composition, microstructure, or thermal conductivity throughout their volume. The spatial variation in thermal conductivity can lead to deviations from Fourier’s Law, resulting in non-Fourier heat conduction behavior in certain situations, such as at very short time scales or in materials with high thermal conductivity gradients. Researchers utilized various models, such as, Cattaneo-Vernotte, parabolic two-step model, hyperbolic two-step, phonon kinetic, dual-phase lag, and three-phase lag models to describe non-Fourier heat conduction phenomena. The objective of this review is to enhance the understanding of non-Fourier heat transfer in FGMs. As a result, the analytical studies conducted in this particular area receive a greater emphasis and focus. Various factors affecting non-Fourier heat conduction in FGMs including gradient function, material gradient index, initial conditions, boundary conditions, and type of non-Fourier model are investigated in various geometries. The literature reviews reveal that a significant portion of research efforts is centered around the utilization of dual phase lag and hyperbolic models in the field of non-Fourier heat conduction within FGMs. 

列管式移动床热交换器在高效稳定地从高温颗粒物料中回收显热方面具有固有的优势。本研究提出了一种基于CFD-DEM的可行且实用的方法，并利用该方法针对操作参数对列管式MBHEs的影响进行了全面研究。这些参数包括入口颗粒温度（范围从500到700℃）、管壁温度（范围从50到250℃）和颗粒下降速度（范围从0.5到12 mm/s）。分析表明，热辐射和气膜导热主要支配颗粒-流体-管壁系统的传热过程，共同贡献了管壁总热流的大约90%。结果表明，提高入口颗粒温度和降低管壁温度通过增大温差来增强传热。更有趣的是，随着颗粒下降速度的增加，管壁总热流表现出三个不同的阶段，包括上升阶段、下降阶段和稳定阶段。此外，模拟尝试表明，最大化管壁总热流的最佳下降速度范围在1.3-2.0 mm/s之间。这些发现不仅揭示了操作参数对传热结果的精确影响机制，而且为MBHE系统中传热效率的提升提供了宝贵的见解。

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%。

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。

为了解决冷却剂有限情况下气膜冷却性能不足的问题，本文提出了联结孔气膜冷却。在冷却剂质量流量从0.0016kg/s到0.0064kg/s的范围内，对基本方案和四种联结气膜孔方案(3_联结、4_联结、5_联结和6_联结)进行了数值研究。结果表明，由于气膜孔出口扩张以及分支气膜射流之间的相互作用，联结气膜孔方案可以抑制气膜射流的“喷射现象”和主流的“夹带效应”，从而提高气膜冷却性能，特别是气膜的展向覆盖性能。比较发现，在低冷却剂质量流量下，5_联结气膜孔方案对气膜冷却性能的改善最为明显。当冷却剂质量流量为0.0016 kg/s时，面积平均绝热气膜冷却效率可提高76.92%，当冷却剂质量流量为0.0032 kg/s时，面积平均绝热气膜冷却效率提高可达703.85%。通过流动损失分析，发现在低冷却剂质量流量条件下，联结气膜孔方案提升冷却性能所付出的压力损失代价较小，而在高冷却剂质量流量条件下，联结气膜孔改善气膜冷却性能的同时可以降低总压损失。其中，5_联结气膜孔方案的总压损失系数最低，在冷却剂质量流量为0.0048 kg/s时，总压损失系数降低了15.90%，在冷却剂质量流量为0.0064 kg/s时，总压损失系数降低了41.58%。本研究提出了改善气膜冷却性能的联结气膜孔，有利于进一步提高涡轮进气温度，从而改善燃气轮机的动力学和热力学性能。

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。

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。

采用数值模拟方法，研究了同一爆轰管喷枪结构下不同燃料混合(C₂H₂、C₃H₆、C₃H₈、C₂H₂+C₃H₆、C₂H₂+C₃H₈)对气体爆轰火焰加速情况的影响。研究了喷枪内部参数变化趋势以及喷枪出口处气体流速、温度和压力随时间的变化。根据模拟的结果发现，在当量比为1的条件下，乙炔燃料产生爆轰的时间最短，并且在喷枪出口爆轰达到的平均气体流速最大，为1031.6 m/s，乙炔爆燃达到的平均温度最大，为2750.6 K；C₂H₂及其掺混燃料爆轰产生 OH及其他参数的速度最快，代表火焰传播速度最快。丙烷爆轰在喷枪出口达到的压力最大，为0.66 MPa；在喷枪内部，爆轰产生的CO₂大部分分布在管壁区域。不同的燃料组分爆燃达到的喷涂效果有所差别，改变燃料的组分可以满足不同的爆轰和喷涂粒子需求。

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。

提高复合相变蓄热材料的蓄热密度和热导率对于有效利用能源具有重要意义。本研究采用高比热的镁橄榄石作为基体材料，高潜热的氯化盐(NaCl-KCl)作为相变材料，并引入纳米SiO₂作为添加剂，制备了新型复合相变蓄热材料。研究结果表明，镁橄榄石与氯化盐之间具有良好的化学相容性，含40 wt.%氯化盐的复合相变蓄热材料蓄热密度达到882.5 J/g(100-800°C)，相变潜热为108.1 J/g，且在300-500°C范围内的热导率为0.68-0.81 W/(m·K)。此外，纳米SiO₂的引入与氯化盐共同形成了独特的纳米结构，进一步增强了复合材料的热导率和蓄热密度。在热处理过程中，镁橄榄石表面的结构水被去除，形成的微孔增加了镁橄榄石颗粒的比表面积，促进了对熔融氯化盐的吸附和稳定。通过镁橄榄石与纳米SiO₂的协同效应，含有2.0 wt.%纳米SiO₂的复合材料表现出良好的热稳定性，在150次热循环后的重量损失为1.80%，潜热仅降低了2.34%。本研究所制备的新型复合相变蓄热材料在高温热能储存领域具有广阔的应用前景。

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。

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。

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。

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。

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。

本文将熵产理论与数值模拟相结合，对混流式水轮机的能量耗散特性进行了分析。探究了不同工况下水轮机各部件熵产的分布规律，对混流式水轮机内部水力损失进行了详细的分析。结果表明，水力损失主要分布在转轮和尾水管区域，蜗壳和导叶区域的水力损失相对较小。本研究进一步探讨了这些损失背后的形成原因。在转轮区域，熵产主要集中在叶道的进口区域，以及转轮叶片的压力面和吸力面。转轮区水力损失的主要原因是叶道内涡结构的运动。在尾水管区域，水力损失主要发生在直锥段和弯肘段的壁面。尾水管内存在回流现象，是造成尾水管区水力损失的主要原因。本文可为探讨混流式水轮机水力损失的影响因素提供一定的理论参考。

Vegetable oils and animal fats-sourced biodiesel are considered a promising alternative to conventional diesel fuel. However, they possess convinced restrictions like inadequate cold flow properties, poor lubricity, and complex emissions of nitrogen oxides (NO_x). However, various nano-additives have emerged to overcome those limitations and enhance the performance of biodiesel in diesel engines. The impact of different additives on diesel engine characteristics that have been conducted recently with the combination of biodiesel is thoroughly analyzed in this review paper. Additionally, to provide a thorough summary of experimental research done in this area, the article addresses the several kinds of additives that are frequently employed and their effects on engine performance, combustion, emissions, wear, and durability. The evaluation of nano-additives’ impacts in diesel-biodiesel engines highlights significant improvements in emissions, combustion efficiency, and engine durability. For example, the multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) are found to increase Brake Thermal Efficiency (BTE) by up to 36.81%, while cerium oxide (CeO₂) can reduce Brake Specific Fuel Consumption (BSFC) by as much as 30%. Additionally, titanium dioxide (TiO₂) achieves a minimum NO_x reduction of 22.57%, and graphene nanoplatelets (GNPs) have produced a minimum 65% reduction in carbon monoxide (CO) emissions, albeit with higher hydrocarbons (HC) emissions. However, long-term engine durability studies are needed to assess the compatibility of nano-additives with engine components and their impact on engine longevity which could be the future research direction aiming to investigate new nanoparticle possibilities and reduce pollutants to maximize biodiesel performance.

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。