Fast fluid transport on graphene has attracted a growing body of research due to a wide range of potential applications including thermal management, water desalination, energy harvesting, and lab-on-a-chip. Here, we critically review the theoretical, simulational, and experimental progress regarding the fluid slippage on graphene. Based on the summary of the past studies, we give perspectives on future research directions towards complete understanding and practical applications of slip flow on graphene.

非晶二氧化铪(a-HfO₂)由于其宽带隙和高介电常数等优异性能在半导体器件材料中被广泛关注。然而，a-HfO₂热输运性质尚不明确，由此阻碍了它在电子领域的潜在应用。本工作使用基于分子动力学的方法系统地研究了a-HfO₂的热输运性质。非平衡态分子动力学模拟表明，a-HfO₂的热导率在100 nm以下具有明显的尺寸效应。热流谱分解分析方法表明了传播子和扩散子的热输运对系统长度的敏感性。通过格林-久保模式分析方法计算表明a-HfO2的热导率随温度的升高而升高。通过量化不同温度下各热载流子对热导率的贡献，我们发现在低温下(<100 K)，传播子比扩散子对热输运的贡献显著，而在高温下，扩散子主导了热输运。

旋转不稳定是一种复杂的流动现象，随压气机气动负荷的不断提高，其诱发的叶片非同步振动问题已成为压气机设计面临的重要挑战。本研究旨在了解跨声速轴流压气机转子旋转不稳定引发的叶片非同步振动现象。实验中，叶片的非同步振动和气流激励通过应变片和壁面机匣压力脉动传感器获取，使用全环非定常数值模拟揭示了压气机内非同步气流激励的产生机制。结果表明：第一级转子叶片呈现一阶弯曲模态下的非同步振动，非同步振动的发生伴随着压力脉动的急剧增加，其幅值可达20%水平。当叶片处于大幅值振动时，非定常气流激励频率将锁定至叶片结构的固有频率，数值预测的非同步气流激励频率与实验结果吻合较好。周向不稳定流动气流扰动的主要模态数约为叶片数的47%，其周向尺度占据2～3栅距，叶尖泄漏流和吸力面分离涡相互作用使得叶尖不稳定涡在流向发生振荡，是引起叶片非同步振动的主要原因。

为了解决建筑集成光伏/热系统(BIPV/T)中室内照明与光伏电池发电二者争光的矛盾，提出了一种基于微小透射聚光器的玻璃幕墙系统。这种玻璃幕墙的空气进水温度、室内外温度、辐射强度等运行参数对玻璃幕墙的换热特性有显著影响。采用SoildWorks软件建立三维模型，通过计算流体动力学(CFD)方法对新型玻璃幕墙系统的热特性进行数值计算，并且在冬季工作条件下开展了实际天气下的热特性实验验证。结果表明，该新型玻璃幕墙系统的热效率模拟结果与实验结果吻合较好。采用正交法设计模拟条件，对室内墙体表面获得热量的影响因素进行了显著性分析。随着底部热流密度和空气流速的增加，内壁表面吸热增大。当风速为0.1 m/s时，底面热流由500 W/m2上升到2500 W/m²，内墙热流强度由10.31 W/m²上升到-29.12 W/m²。在典型工况下，新型玻璃幕墙系统比普通玻璃幕墙可降低室内热负荷47.5%。

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。

为了深入研究对于风扇叶片飞失事件具有重要影响的设计参数，推导了简化的几何学和动力学的解析计算方法，选择典型的双转子大涵道比涡扇发动机建立了仿真分析模型。基于解析方法和真实的叶片飞失事故中得到的工程经验，识别出了三个具有决定性的风扇叶片飞失冲击过程。通过对于三个瞬态过程轨迹的解析计算分析，提出了声衬厚度、叶片数和风扇叶片飞失结构保险门限值三个关键设计参数。采用建立的双转子大涵道比涡扇发动机的仿真模型，完成了由三个关键设计参数不同取值组合形成的36个系列化风扇叶片飞失仿真。结果表明解析计算分析和三维仿真符合较好。仿真分析的特征现象可以得到解析法的合理解释。通过上述分析可以得到以下五点结论：1）如果风扇声衬较薄，简化的解析方法和仿真分析方法在预测飞失的第一枚叶片和机匣的第一次撞击点的时间和角向位置方面的结果区别不大。2）选取一个合适的声衬厚度可以降低在飞失叶片和机匣的第一次撞击时的冲击应力。3）不同的声衬厚度带来了第一枚叶片撞击第二枚叶片存在叶尖撞击和叶根撞击两种不同的撞击模式。4）第一枚叶片撞击第二枚叶片的不同撞击条件导致第一枚叶片向后飞行的速度分量存在巨大差别，从而导致不同条件下第一枚叶片的轨迹范围很广。5）在本研究中，较厚的声衬经常可以选择到合适的结构保险门槛值，能够实现较为满意的外传应力。对于后续的研究，提出了两个需要进一步细节，一个是复合材料风扇叶片和复合材料蜂窝的冲击动力学行为的研究，一个是更加款范围的结构保险门槛值对于较薄的声衬设计的影响研究。

随着探测识别技术的发展，红外隐身对于军事目标实现反侦察探测具有重要价值。目前红外隐身材料普遍存在结构复杂、辐射调控不便、制备步骤繁琐等不足，极大限制了红外隐身材料的应用。针对红外隐身材料上述不足，受自然界金枪鱼温度响应机制启发，本文提出了一种利用VO₂热致变色特性来调节目标表面发射率的多层红外隐身薄膜，通过智能化的可逆辐射调节机制来满足不同实际场景下坦克的红外隐身需求。研究结果显示，当温度从300 K升高到373 K时，薄膜在8-14 μm波段的峰值发射率从94%降低到20%，可以实现8-14 μm波段高温目标的红外隐身功能。经进一步结构优化，多层红外隐身膜在3-5 μm和8-14 μm波段的平均发射率在373K时分别降低至34%和27%，并在5-8 μm波段的峰值发射率可达65%，实现了目标在3-5 μm和8-14 μm双波段红外隐身和5-8μm波段的散热功能。基于VO₂热致变色的多层红外隐身膜具有结构简单、辐射调控便捷、制备简单等特点。

冷热电联产系统中生物质与太阳能的互补利用为能源危机和环境污染提供了有效的解决方案。本文旨在提出一种基于生命周期评估(LCA)方法的多目标优化模型，用于太阳能与生物质冷热电联供系统的优化设计。通过将多联产系统的生命周期过程划分为6个阶段，来分析能源消耗和温室气体排放。并结合全生命周期环境影响、可再生能源贡献和经济效益等评价指标，对混合系统的综合性能进行了优化。采用结合TOPSIS方法的非支配排序遗传算法II (NSGA-II)来搜索Pareto前沿结果，从而获得最优性能。将所开发的优化方法应用于工业园区的案例研究。结果表明，相较于参考系统，混合系统的性能优化后的效果显著，环境影响负荷降低率(EILRR)为46.03%，可再生能源贡献率(RECP)为92.73%，年总成本节约率(ATCSR)为35.75%。通过比较不同阶段的污染物当量排放量，运行阶段的污染物排放量最大，其次是原料获取阶段。综上可以看出，本文提出的基于LCA的多目标优化模型为设计和优化混合生物质能和太阳能的冷热电联产系统提供了一条潜力路径。

煤气化技术是煤化工行业的一项重要技术，是煤基化学品、煤基液体燃料、IGCC 发电、多联产系统、制氢和燃料电池等各种加工工业的基础。气化过程会产生大量灰渣，年排放量超过数千万吨，累积量达数亿吨。因此，迫切需要研究处理灰渣的方法。我们在管式炉中进行了气化细灰（GFA）的燃烧试验，并对传统的缩核模型进行了改进，以准确预测不同温度（900°C-1500°C）下的燃烧行为。我们将反应温度分为三个范围，即未熔化燃烧（T<DT）、熔化燃烧（T>FT）和混合燃烧（DT<T<FT）。未熔化燃烧和熔化燃烧的反应速率差异很大。在DT＜T＜FT范围内，气化细灰颗粒中的灰分以液固态存在，粘度高，流动性低，但仍粘附在颗粒表面，延长了颗粒的燃尽时间。在T＞FT时，气化细灰颗粒表面灰分脱落，残碳和气相反应物几乎不再受到扩散阻力的影响，从而大大加快了内部残碳的反应速度。为了更准确地预测熔融燃烧过程，对缩核模型（SCM）的时间项进行了修正，并定义了 T＞FT 的有效扩散系数。

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。

压气机失速会引起其性能急剧恶化甚至导致灾难的产生，通过在线监测失速先兆并采取主动控制措施能够有效避免失速发生。本文以一台低速轴流对转压气机为对象开展旋转失速预警研究，首先分析了对转压气机在不同转速配置下的失速扰动特征，发现基于后转子转速的失速扰动传播速度随着转速比增大逐渐减小。随后分别利用标准差（SD）方法、互相关系数（CC）方法和离散小波变换（DWT）方法在三种不同转速配置条件下开展失速预警研究，结果显示SD方法和CC方法在所有转速配置下均未取得令人满意的失速预警效果；DWT方法在RR=1.125时得到的失速发生时刻在失速成熟发展一个周期之后，这显然是不可接受的。因此，本文发展了一种基于长短时记忆（LSTM）神经网络的失速预警方法，利用该方法得到三种转速配置下的失速发生时刻分别在第557转、第518转以及第333转，分别取得了44转、2转以及74转的失速预警效果。进一步研究结果表明：当失速前存在小扰动时，LSTM方法取得的失速预警效果比上述三种方法更好，而当失速前动态压力波动较小时，四种方法取得的失速预警效果相差不大。

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.

Present work investigates the heat transfer and melting behaviour of phase change material (PCM) in six enclosures (enclosure-1 to 6) filled with paraffin wax. Proposed enclosures are equipped with distinct arrangements of the fins while keeping the fin’s surface area equal in each case. Comparative analysis has been presented to recognize the suitable fin arrangements that facilitate improved heat transfer and melting rate of the PCM. Left wall of the enclosure is maintained isothermal for the temperature values 335 K, 350 K and 365 K. Dimensionless length of the enclosure including fins is ranging between 0 and 1. Results have been illustrated through the estimation of important performance parameters such as energy absorbing capacity, melting rate, enhancement ratio, and Nusselt number. It has been found that melting time (to melt 100% of the PCM) is 60.5% less in enclosure-2 (with two fins of equal length) as compared to the enclosure-1, having no fins. Keeping the fin surface area equal, if the longer fin is placed below the shorter fin (enclosure-3), melting time is further decreased by 14.1% as compared to enclosure-2. However, among all the configurations, enclosure-6 with wire-mesh fin structure exhibits minimum melting time which is 68.4% less as compared to the enclosure-1. Based on the findings, it may be concluded that fins are the main driving agent in the enclosure to transfer the heat from heated wall to the PCM. Proper design and positioning of the fins improve the heat transfer rate followed by melting of the PCM in the entire area of the enclosure. Evolution of the favourable vortices and natural convection current in the enclosure accelerate the melting phenomenon and help to reduce charging time.

作为一种太阳能供热解决方案，低成本、长寿命的钒钛黑瓷太阳能集热板已应用于乡村建设。然而，与其高吸收率（0.93-0.97）的优点相对的，是陶瓷材料较高的发射率（约90%）及低导热能力（1.3 W/mK）。如果没有透明盖板，陶瓷集热板的性能将不能满足行业标准。本文提出了一种假设：在农业大棚中使用时，普通陶瓷集热器的透明盖板可直接由大棚的保温薄膜替代。为了验证此假设，笔者进行了实际项目的测试实验。首先，在中国严寒的新疆塔城地区选取了一座传统大棚进行一定的被动式热工性能提升改造。然后，在大棚内部安装了90 m²的陶瓷集热板、地板盘管及水箱，使大棚建筑整体成为了一套完整的太阳能集热放热系统。该系统可以在缓缓提升室内空气温度（0.9-22.4 ℃）的同时迅速提升土壤温度（15.5-31.2 ℃）。在日太阳辐照量为17 MJ/m²的情况下，系统平均日有用得热量为13.8 MJ，平均集热效率为0.81。此外，该项目较短的回报时间（7年）主要得益于陶瓷材料的低成本以及由于构造层次共享所带来的经济节约（集热器的透明盖板、金属框架、额外保温等）。总之，本研究的主要贡献在于证实了在与农业大棚一体化的钒钛黑瓷集热项目中，集热器的透明盖板可以完全由大棚的保温薄膜替代。

基于针对周期流动的小扰动稳定性模型，本文研究了进口热冲击畸变对轴流压气机的影响，并对此状态下压气机的稳定性进行了评估。首先，本文参考谐波平衡法的控制方程，提出了适用于内部包含周期流动的压气机的小扰动稳定性模型，并在均匀进口的单级低速压气机TA36上进行了验证。然后，本文基于谐波平衡法模拟了TA36在不同进口热冲击畸变和恒定出口背压下的非定常流动。基于这些模拟结果，本文使用所提出的小扰动模型分析了压气机的稳定性。此外，本文还采用动态模态分解法精确提取了热冲击畸变带来的压力振荡。本文讨论了热冲击畸变中温升率和斯特劳哈尔数这两个参数的影响。研究结果表明，温升率增加会导致叶栅特性中迟滞环现象的出现及迟滞环的扩大，并降低压气机稳定性。根据温升率不同，可将压气机分为稳定状态和极限状态两个阶段。此外，模型预测结果表明，进口热冲击畸变的斯特劳哈尔数增加会提高压气机的稳定性。动态模态分解法的相关结果则证明，对于热冲击畸变下的压气机，其压力震荡的高阶模态和转子叶尖的振幅增加是稳定性下降的标志。

本文提出了基于专用吸收式双过冷与机械式再冷的两级二氧化碳跨临界制冷循环。级间压力是循环的主要影响因素，但其作用特性却未被准确揭示。因此，本文旨在探明级间压力对循环效率的影响规律，相应的主要内容包括以下四个方面。首先，通过比较分析展示了新循环的性能优势。其次，探析了不同级间压力下的循环关键温度、热负荷、压缩功耗及性能指标变化规律。再次，通过非线性直接搜索法获得了最佳级间压力的变工况规律。最后，探明了新系统的经济性能。研究结果表明，新循环压缩功耗相较于传统的两级二氧化碳跨临界循环下降了12%，并且专用吸收式过冷子循环的运行温度下限拓展了11°C。此外，最优级间压力对热源温度变化不敏感。本文的主要创新在于探明了级间压力对循环效率的影响特性，获得了最佳级间压力的变工况规律，并指明了系统可行性。本文研究为系统设计与运行优化提供了数据支持。

采用瞬态平面源实验和XCT模拟的方法，研究了熔盐泄漏后储热系统熔盐罐内地基材料的热物性。研究了不同粒径材料的微观结构、导热性能和耐压性能。三种孔隙率分别为30.1%、30.7%和31.2%的工况下，由瞬态平面源实验测得的导热系数分别为0.49 W/(m∙K)、0.48 W/(m∙K)和0.51 W/(m∙K)。这三种工况的导热系数模拟结果分别为0.471 W/(m∙K)、0.482 W/(m∙K)和0.513 W/(m∙K)。模拟结果与实验测量结果的误差低至1.2%，这在一定程度上验证了实验和仿真结果的可靠性。熔盐泄漏前导热系数为0.097 ~ 0.129 W/(m∙K)、孔隙率为71.6 ~ 78.9%，熔盐泄漏后孔隙率降低50%以上，导热系数提高4 ~ 5倍。这种导热系数的显著增加对太阳能电站储罐基础的安全运行、结构设计和建模都有很大的影响。

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。

本研究基于COMSOL多物理场仿真软件，对液态金属锂在真空自由分子流状态下的蒸发过程进行了建模和数值模拟。通过系列研究，分析了锂原子在蒸发过程中的运动状况。根据现有的液态金属锂饱和蒸汽压实验值，得到了液态金属锂在600 K-900 K范围内饱和蒸汽压与温度的关系。建立了二维对称模型(3.5 mm×20 mm)，分别模拟了750 K、780 K、800 K、810 K、825 K和850 K壁温下液态锂的瞬态蒸发过程。研究了温度、蒸发系数、背压和长径比对蒸发过程的影响，分析了蒸发过程中分子通量和压力的变化趋势及原因。同时，模拟了变壁温条件下的蒸发过程。本研究使液态锂在真空分子流中的蒸发过程更加清晰，为空间反应堆和核聚变相关领域提供了理论支持。

准确、直接地表征石墨烯和石墨薄膜的热输运特性对于理解其热输运机理和推动其在热管理方面的应用具有重要意义。然而，由于缺乏实验数据，石墨薄膜热输运特性的厚度依赖性机理尚未有清晰明确的认识。本研究采用时域热反射法（TDTR）对 90 nm 厚的石墨薄膜进行表征，得到的石墨薄膜面内热导率和石墨薄膜与金之间的界面热导分别为1354 ± 297 W/(m·K)和 38 ± 6 MW/(m2·K)。两种理论模型也用于比较和讨论，最终我们得出结论，认为材料的表面扰动对石墨薄膜声子传输的影响将超出近表层到更内层。这项工作不仅提供了对石墨薄膜中热传输尺寸效应基本机理更好的理解，而且促进了石墨薄膜在未来作为散热材料的应用。

管壳式相变储热单元内置翅片是提高其热性能的有效方式之一。从协同强化传热和储热性能的角度设计了不等长翅片，并对不等长翅片布局、数量和总长度的影响进行了数值研究。结果表明，与等长翅片相比，当短翅片和长翅片分别位于管壳式相变储热单元的入口和出口时，递增型翅片布局可以进一步提高相变材料传热和储能性能，其在完全熔化时间内传热和储热性能分别提升6.17%和0.43%。不等长翅片数量对储热起着重要作用，2个不等长翅片时的传热和储热性能分别提升18.95%和0.91%。不等长翅片总长度为18 mm时，传热性能提升21.17%。研究结果为进一步强化管壳式相变储热单元传热与储热性能提供参考。

微波辅助点火可提高内燃机在稀薄条件下的点火稳定性，是一种前景广阔的点火方式。为了研究微波脉冲与点火等离子体电特性之间的相互作用，在微波功率为 0~1000 W 的条件下，根据放电电压和电流曲线测量了微波辅助点火过程重的等离子体特性，同时分别讨论了微波脉冲对击穿和辉光放电阶段的影响。结果表明，在辉光放电阶段会出现微波诱导电压下降，其原因是自由电子的增加和额外的微波场出现。然而，这种电压下降在击穿阶段并不明显。此外，当自由电子数达到临界值时，电极间隙之间会出现闪耀的等离子体，电压下降趋于稳定，形成 “饱和电压曲线”。最后，还探讨了微波等离子体对点火核面积增强的影响。结果表明，增强效果随着等离子体持续时间的延长而增加。由于等离子体推进效应的距离限制，较早产生的等离子体的增强效果比随后产生的等离子体更显著。

具有约束的多目标多变量风机优化问题中，往往需要大量耗时的计算流体动力学（CFD）计算。本文提出了一种新的多代理模组合优化算法来解决实际工程中的昂贵的优化问题。针对多变量和多目标优化问题，提出了一种了新的弹性多目标加点准则。此外，通过多代理模组合辅助进化算法确定搜索方向，并使用主成分分析来实现优化变量的特征提取和降维。在多个测试函数上将新算法与其他两种在风机优化论文中常用的算法进行了对比，在相同的目标函数求解次数条件下，新算法在寻找最优值时表现出最快的收敛速度。然后，将该算法应用于一个实际的大型轴流风机的动、静叶片工程优化问题中，以高、设计和低三种流量工况下的效率为目标，以42个参数做作为优化变量，在完成约500个不同风机的性能计算后得到了稳定的Pareto前沿。优化结果表明，优化后的风机在高流量、设计流量和低流量时的总压效率分别提高了3.35%、3.07%和2.89%，最终的优化结果验证了该算法的有效性和可行性。

采用光滑粒子流体力学方法研究了在真空或蒸汽室中过热液滴蒸发的蒸发和沸腾。基于Navier-Stokes-Korteweg方程和范德华状态方程，建立了具有扩散界面的汽液两相流体的数值模型，可用于分析不同初始温度和密度条件下液滴的自发相分离过程。首先通过范德华状态方程的理论分析数据验证了液滴的相平衡状态，并将液滴表面张力与其他人的实验结果和数值模拟结果进行了比较，吻合良好。其次，在液滴从蒸发到沸腾的动态过程中，分析了液滴的形态、密度、温度和熵增量的变化过程。并总结出四种相变模式，即从表面蒸发、内部气泡、碎片和爆炸，以及闪蒸，其相变模式主要取决于液滴的等效过热度，即无量纲的过热度与表面张力的比值。研究结果表明，当等效过热度小于1/3时，表面蒸发时形状不变，仅液滴温度和密度略有下降。如果超过1/3，液滴内部会产生稳定的空泡。我们用畴生长理论计算了液滴破碎产生的液核和液环的生长规律。我们发现，液滴在等效过热度接近0.52时，液滴内部有明显的气泡膨胀但外部液环可以维持稳定。当等效过热度大于1时，液滴的生长和膨胀将导致液环碎裂，液滴爆炸形成许多小的二次液滴。这些二次液滴的平均质量和平均直径与膨胀率呈幂律关系。当等效过热度大于3时，液滴发生快速闪蒸。其内外压力差与环境压力呈负的线性关系。另外还发现，相比增加环境压力，增加环境气体密度可以更好地延缓冲击波的传播速度。

中国丰富的芦苇资源为制备建筑保温材料提供了丰富的原料。将无路可去的芦苇制备成保温材料，满足环境可持续性发展的同时，提高了芦苇的附加值，创造了新的经济收益。原生态生物质表面的疏水性导致粘结成型强度弱、结构不致密等问题，以及表面残留虫卵虫害滋生等问题，本研究以芦苇秸秆为原材料，发泡地质聚合物为粘结剂制备芦苇基建筑保温材料。为改善芦苇秸秆与发泡地质聚合物之间的界面粘合状态，将芦苇秸秆进行表面改性，提出热化学改性方法，即热碳化。同时对不同表面热改性程度的芦苇基建筑保温材料的力学性能、水力学性能，尤其是防火性能、耐候性能等已发表文献中少有的特性参数进行测试，从而更加综合地评估所研究的建筑保温材料性能。当芦苇秸秆的表面热改性条件为250℃（30 min）时，芦苇基建筑保温材料的综合性能最佳，此时材料密度为321.3 kg/m³，抗压强度为0.59 MPa，导热系数为0.101 W/(m.K)，pH为11.27，吸湿率为25.1%。与原生态芦苇基保温材料相比，所研究的材料界面粘合情况得到改善，抗泛碱能力，耐干湿循环能力和防火性能也得到一定提升。该新型材料可以广泛用于传统建筑保温隔热改善以及用于装配式建筑做夹心填料，如制备自保温墙体等场景。

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。

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。

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。

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。

为了解决循环流化床（CFB）机组智能和高效控制的迫切需求，开发超临界循环流化床（SCFB）机组关键运行参数的动态模型至关重要。因此，本文提出了数据知识驱动的SCFB机组床温、负荷和主蒸汽压力的动态模型。首先，采用知识驱动的方法建立SCFB机组关键运行参数的动态模型。模型参数基于单元的操作数据来确定，并进行持续优化。然后，利用双向长短期记忆结合卷积神经网络和注意力机制建立床温、负荷和主蒸汽压力的动态模型。最后，提出了基于临界权重法和变异系数法的协同集成方法，以建立数据知识驱动的SCFB机组关键运行参数模型。与其他方法相比，该模型具有较高的精度和拟合能力，能够有效捕捉动态特性，可为SCFB机组智能灵活控制模式的设计提供研究依据。

Phase change materials (PCMs) designate materials able to store latent heat. PCMs change state from solid to liquid over a defined temperature range. This process is reversible and can be used for thermo-technical purposes. The present paper aims to study the thermal performance of an inorganic eutectic PCM integrated into the rooftop slab of a test room and analyze its potential for building thermal management. The experiment is conducted in two test rooms in Antofagasta (Chile) during summer, fall, and winter. The PCM is integrated into the rooftop of the first test room, while the roof panel of the second room is a sealed air cavity. The work introduces a numerical model, which is built using the finite difference method and used to simulate the rooms’ thermal behavior. Several thermal simulations of the PCM room are performed for other Chilean locations to evaluate and compare the capability of the PCM panel to store latent heat thermal energy in different climates. Results show that the indoor temperature of the PCM room in Antofagasta varies only 21.1°C±10.6°C, while the one of the air-panel room varies 28.3°C±18.5°C. Under the experiment’s conditions, the PCM room’s indoor temperature observes smoother diurnal fluctuations, with lower maximum and higher minimum indoor temperatures than that of the air-panel room. Thermal simulations in other cities show that the PCM panel has a better thermal performance during winter, as it helps to maintain or increase the room temperature by some degrees to reach comfort temperatures. This demonstrates that the implementation of such PCM in the building envelope can effectively reduce space heating and cooling needs, and improve indoor thermal comfort in different climates of Chile.

由于地板辐射供暖技术在中国北方地区的广泛应用，地板辐射供冷技术近年来发展迅速。本文采用TRNSYS数值模拟的方法研究了冷冻水供水温度和流量对标准地板结构动态蓄冷规律的影响，并用实验实测的方法对模拟结果校验。结果表明：饱和蓄冷时间与冷冻水流量呈二次多项式关系；冷冻水供水温度与饱和蓄冷量呈线性关系；标准地板结构累计蓄冷量按照指数分布随蓄冷时间的增加而增加；地板结构具有快速蓄冷的特点，在前15%的时间内里会积蓄全天蓄冷周期70%以上的储冷量。冷冻水供水温度决定地板蓄冷的“多少”，而冷冻水流量决定蓄冷的“快慢”。本文结论对地板辐射供冷系统的设计及应用具有指导意义。

本文实验测量了不同温度下石英窗口的本征导热系数与光谱吸收系数。首先，采用FTIR光谱仪（含加热装置）测量获得窗口的光谱透过率，结合辐射传递过程建模和遗传算法构建的反演辨识模型，获得窗口不同温度下的光谱吸收系数。再设计了一种石英玻璃-石墨板-石英玻璃的多层结构，通过自研的高温瞬态热响应测试装置，测量该多层结构的瞬态热响应温度数据。将吸收系数作为输入，建立了该多层结构的辐射-导热耦合传热模型和石英窗口本征导热系数反演辨识模型，基于热响应实测数据，反演辨识获得石英窗口不同温度下的本征导热系数。最后，数值模拟讨论了吸收系数温度依变性和光谱选择性对石英窗口传热特性的影响。结果表明，石英窗口的吸收系数和本征导热系数随温度升高均有所增加；温度从常温到1100 K，本征导热系数从1.35增长到2.52 W/(m·K)。考虑辐射效应的有效导热系数在1100 K时比本征导热系数高26.4%。随着半透明材料温度依赖性的吸收系数增加，其非加热侧温度呈现先增加后减小的趋势。同时，材料的吸收系数如果随波长变化明显，采用非灰辐射-导热耦合传热模型可以更好的描述该类材料的传热特征。

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.

In Iran, the intensity of energy consumption in the building sector is almost 3 times the world average, and due to the consumption of fossil fuels as the main source of energy in this sector, as well as the lack of optimal design of buildings, it has led to excessive release of toxic gases into the environment. This research develops an efficient approach for the simulation-oriented Pareto optimization (SOPO) of building energy efficiency to assist engineers in optimal building design in early design phases. To this end, EnergyPlus, as one of the most powerful and well-known whole-building simulation programs, is combined with the Multi-objective Ant Colony Optimization (MOACO) algorithm through the JAVA programming language. As a result, the capabilities of JAVA programming are added to EnergyPlus without the use of other plugins and third parties. To evaluate the effectiveness of the developed method, it was performed on a residential building located in the hot and semi-arid region of Iran. To obtain the optimum configuration of the building under investigation, the building rotation, window-to-wall ratio, tilt angle of shading device, depth of shading device, color of the external walls, area of solar collector, tilt angle of solar collector, rotation of solar collector, cooling and heating setpoints of heating, ventilation, and air conditioning (HVAC) system are chosen as decision variables. Further, the building energy consumption (BEC), solar collector efficiency (SCE), and predicted percentage of dissatisfied (PPD) index as a measure of the occupants’ thermal comfort level are chosen as the objective functions. The single-objective optimization (SO) and Pareto optimization (PO) are performed. The obtained results are compared to the initial values of the basic model. The optimization results depict that the PO provides optimal solutions more reliable than those obtained by the SOs, owing to the lower value of the deviation index. Moreover, the optimal solutions extracted through the PO are depicted in the form of Pareto fronts. Eventually, the Linear Programming Technique for Multidimensional Analysis of Preference (LINMAP) technique as one of the well-known multi-criteria decision-making (MCDM) methods is utilized to adopt the optimum building configuration from the set of Pareto optimal solutions. Further, the results of PO show that although BEC increases from 136 GJ to 140 GJ, PPD significantly decreases from 26% to 8% and SCE significantly increases from 16% to 25%. The introduced SOPO method suggests an effective and practical approach to obtain optimal solutions during the building design phase and provides an opportunity for building engineers to have a better picture of the range of options for decision-making. In addition, the method presented in this study can be applied to different types of buildings in different climates.

本文在定容燃烧弹上研究RP-3航空煤油在非蒸发和蒸发环境下的喷雾特性，并对比了RP-3航空煤油与柴油的喷雾贯穿距离、喷雾锥角和喷雾面积。研究发现，RP-3航空煤油和柴油的非蒸发喷雾并没显著的差异，二者的喷雾贯穿距离、喷雾面积和喷雾锥角在大多数试验条件下几乎一致。在蒸发环境下，RP-3航空煤油比柴油产生更短的液相喷雾贯穿距离和更小的喷雾面积，这些差异在较低的环境温度下尤为明显。然而，燃料因素对蒸发喷雾锥角的影响较小。此外，增大环境密度或环境温度可减少燃油液相的喷雾贯穿距离和喷雾面积，相比于RP-3航空煤油，这些因素对于柴油的影响尤为明显。

风力机尾流特性受大气边界层来流和机组运行条件(如叶尖速比和偏航角)等因素的影响。本研究通过在风洞中布置不同尺寸的尖劈、挡板及不同数量的粗糙元构建出两种速度梯度和湍流强度的大气边界层风场。在此基础上，对直径为0.8 m、轮毂高度为0.6 m的小型风力机开展风洞实验，研究不同叶尖速比、偏航角和大气边界层来流对风力机尾流特性的影响。实验结果表明，风力机近尾流区的流向速度亏损随叶尖速比的增大而增大，而远尾流区对叶尖速比的敏感性较低。风力机偏航运行时，尾流中心的偏移量随偏航角增加先线性增加，随后趋于稳定，最大偏移量约为风轮直径的一半。此外，偏航角增加还会导致机组尾流宽度收窄，尾流区湍流强度和影响范围减小。大气边界层条件下，来流中的高湍流强度会加速风力机尾流的恢复，且随着尾流区轴向位置的增加，径向方向的雷诺应力分布逐渐趋于一致。此外，大气边界层来流增强了风力机尾流的蜿蜒效应，且尾流中心波动在高湍流强度环境中更为显著。该研究可为风电场的优化运行提供指导。

碳排放问题日益引起人们的关注，高温领域的热能传递效率问题成为关注焦点。高温热管(HTHP)是一种工作温度高的高效传热装置，在太阳能热电、高温烟气余热回收、工业炉窑、核工业和航空等领域有广泛应用。本文从影响高温热管传热性能的因素、高温热管的仿真及理论分析，这两方面对近30年的相关文献进行了汇总分析。首先介绍了工质、热管结构和毛细芯结构对其传热性能的影响研究，并对每个方面的较优研究成果进行了一定的介绍；然后回顾了高温热管的数值模拟中所采用过的一些重要假设，对传热极限的一些理论研究结果；最后基于文献分析结果，对高温热管未来的研究方向尝试提出了一些建议。希望本文对高温热管领域从业者有一定的参考意义。

在跨音压气机中，旋转失速到喘振的过渡过程是非常短暂的，通常压气机旋转失速后来不及采取措施来防止喘振。因此，有必要寻找一些旋转失速的先兆，其出现可以为喘振的预防提供充足的时间。本研究对旋转失速发生前的一系列工况进行了全周非定常气动CFD分析，并仔细分析该过程中非定常流动特征的变化规律来寻找失速先兆。研究发现在不同工况下的非定常流场中存在周向节径数不同的扰动波并将其作为旋转失速的先兆，该扰动从叶片前缘产生，在周向和轴向充分发展，并以固定的转速在周向旋转，最终确认该失速先兆的时空模态特征可用于旋转失速预警。