To improve the NO modelling in turbulent flames, the flamelet/progress variable (FPV) model is extended by introducing NO mass fraction into the progress variable and incorporating an additional NO transport equation. Two sets of flamelet databases are tabulated with progress variables based on major species and NO mass fraction, respectively. The former is used for the acquisition of the main thermochemical variables, while the latter is employed for NO modelling. Moreover, an additional transport equation is solved to obtain the NO mass fraction, with the source term corrected using the scale similarity method. Model assessments are first conducted on laminar counterflow diffusion flames to identify lookup-related errors and assess the suitability of progress variable definitions. The results show that the progress variables based on major species and NO could correctly describe the main thermochemical quantities and NO-related variables, respectively. Subsequently, the model is applied to the large eddy simulation (LES) of Sandia flames. The results indicate that the extended FPV model improves the NO prediction, with a mean error for NO prediction at 55%, significantly lower than those of existing FPV models (130% and 385%). The LES with the extended FPV model quantitatively captures NO suppression in the mid-range of Reynolds numbers from 22 400 (Flame D) to 33 600 (Flame E), but underestimates the NO suppression at higher Reynolds numbers from 33 600 to 44 800 (Flame F). This underprediction is primarily attributed to the underestimation of local extinction levels in flames with high Reynolds numbers.

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。

本文利用米氏散射法探究了在不同喷射条件下等边三角孔和圆孔喷射出柴油和生物柴油的液相特性。结果表明：在相同喷射条件下，生物柴油的液相长度比柴油更长；提高环境背压会促进空气与燃油之间的相互作用，从而加速液相破碎过程。而随着环境温度的升高，生物柴油的液相穿透距离减少量要小于柴油，这是由于生物柴油较高的表面张力和粘度阻碍空气与液相的相互扰动并抑制了液相破碎过程。试验结果还发现柴油的液相长度普遍小于生物柴油，这也表明柴油喷雾具有更好的雾化特性。最后还发现等边三角喷孔的液相长度比圆孔短，且等边三角孔平均液相锥角小于圆孔，说明了等边三角喷孔具有加快油气混合过程的潜力。

In line with achieving the outlook of Sustainable Energy Development (SED), Iran intends to increase the share of clean power to at least 8% of the country’s capacity by the end of 2026. This research aims to investigate the role and share of Bushehr Nuclear Power Plants (BNPP-1, 2, 3) in achieving the SED perspective of Iran, which has never been examined so far. In this connection, the comparative analyses of various power plants (PPs) of Iran including nuclear, fossil fuel, biomass, wind, solar thermal, photovoltaic, geothermal, and hydro PPs are carried out and discussed. The main indicators of SED such as Levelized Cost of Electricity (LCOE) metric, grid-level system cost, investment cost, external cost, average CO2 equivalent emission, ecosystem impact, required land area, required water, preservation of natural resources, human health, created jobs, international cooperation, social acceptance and Corporate Social Responsibility (CSR), and energy-water hub are thoroughly investigated. The statistical data used in the present study are extracted based on the authors’ experiences gained during the construction, operation and maintenance (O&M) of BNPP-1, the energy-environment balance sheets of Iran, as well as the design documents of BNPPs. Moreover, the gathered data are evaluated using MatLab programing language and analyzed in terms of comparative diagrams. The evaluations of BNPP-1 performance within the framework of SED indicate that BNPP-1 has little effect on ecosystems and is among the lowest greenhouse gases emitters compared to other Iran’s PPs so that it annually prevent the release of 0.7 million tonnes of carbon, SOx, and NOx compared to a gas-fired PP. Also, the cost analysis shows that the external cost of BNPP-1 is nearly zero and the grid-level cost is approximately 3 USD/(MW∙h) which is much lower than that for renewable powers. As per the LCOE metric and the cost of fuel supply, BNPP-1 is cost-competitive with other Iran’s PPs. The nuclear fuel cost of BNPP-1 is nearly 49 million USD per year which is at least 666 million USD per year less than Iran’s fossil fuel power plants (FFPPs). As per the nuclear and radiation safety of BNPP-1, the results illustrate that the average dose received by the residents living around the BNPP-1 is 2×10–4 mSv/year that is 10 000 times smaller than the average natural background radiation. Within the past ten years of BNPP-1 operation, no increase in cancers or death of skilled workers and residents living around the BNPP-1 has been reported. In addition to the production of clean power and freshwater, BNPP-1 has been developing excellent international relations and has been creating high-paying jobs, in particular for the local societies. Consequently, BNPP-1 could minimize the socio-economic and environmental concerns compared to the other Iran’s PPs, and therefore, BNPPs may play a vital and key role towards achieving the SED outlook of Iran through producing clean, reasonably-priced, environmentally friendly, reliable, and sustainable power and freshwater. Accordingly, Iran is to substitute nuclear power with more portions of the FFPPs in line with the sustainable development goals.

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。

Dodecyl alcohol (DDA) is a promising solid-liquid phase change material (PCM) due to its favorable latent heat storage (LHS) characteristics. However, the leakage issue of PCM in a melted state during the heating period and low thermal conductivity restricts its utilization potential in thermal energy storage (TES) practices. Within the same context, the present work aims to overcome the leakage issue and improve the thermal conductivity of the DDA. With this in mind, a novel leak-proof layered double hydroxide (LDH)/DDA composite PCM is proposed through a solution-based impregnation method. The leak-proof impregnation ratio of the DDA impregnated within the cavities of the synthesized Al/Fe-LDH was determined to be 60%. Detailed morphological, physicochemical, and thermal properties of the fabricated composite were studied by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transforms infrared (FTIR) spectroscopy, X-ray diffraction (XRD) spectroscopy, differential scanning calorimetry (DSC), thermalgravimetric analysis (TGA), and thermal cycling study. The results show that the LDH/DDA composite has a suitable phase change temperature (about 20°C) for passive solar thermal management of building envelopes. This composite PCM showed high LHS enthalpy (about 136 J/g), good thermal stability, and cycling LHS reliability. It also showed nearly 152% higher thermal conductivity compared to that of pure DDA, ultimately reducing the melting and solidification time of the pure DDA by 44.9% and 45.5%, respectively.

论文研究了在脉冲条件下进口旋流对径流式增压器涡轮流动行为及性能的影响规律。为了分析进口旋流效应，开展了脉冲旋流进气下的非定常仿真、等效脉冲均匀进气下的非定常仿真和等效均匀进气下的准定常仿真等三组仿真研究。结果表明，旋流进气对涡轮瞬时性能有明显负面影响，导致涡轮循环平均效率降低2.5%。进口旋流在蜗壳和叶轮内部均导致显著的流动损失，而脉冲均匀进气仅引起叶轮内损失增大、对蜗壳内损失影响很小。涡轮瞬时效率的降低与进口旋流强度存在明显相关关系。在非定常进口旋流的影响下，蜗壳流场高度畸变，自由涡方程失效。进口旋流与蜗舌尾迹存在显著的相互影响，这引发了额外损失。叶轮进口相对气流角显著减小，同时其分布出现明显畸变。旋流进气在叶轮内引起较强的分离流和通道涡，进而导致叶轮性能恶化。

在飞机和发动机表面产生的积冰对飞行安全来说是一个严重威胁。在本文中，提出了一种基于多孔泡沫金属的新型热气防冰方式。以NACA0012翼型为例，计算表明传统热防护结构存在由于沿程热量散失而带来的防护热量不均问题。通过将翼型前腔划分为不同区域并进行相应的泡沫金属填充，计算分析该防护结构的内部流动阻力和换热特性，从而寻求防冰过程的最大效益。计算结果表明，在相同条件下，相比于未填充泡沫金属区域，填充了金属铜的区域不仅防冰区域的温度分布均匀性得到改善，其表面防护效果也因为壁面与热流间的换热增强而得到进一步提升，表面温度平均提高了20K。此外，所需的最小防护热气量减少了16.7%。多孔填料在强化传热方面的良好效果证实了用基于泡沫金属填充的简单防护结构取代高效但复杂的传热设计的可能性。 

旋流燃烧是一种有助于火焰稳定的方法，它也会影响燃烧和排放特性。本文通过实验研究了CO₂微孔射流对不同旋流数的贫预混火焰燃烧不稳定性和NO_x排放的影响。从CO₂射流流量、热功率和旋流角度三个变量方面考察了微孔射流控制的可行性。结果表明，在不同旋流数和热功率的贫预混燃烧器中，微孔射流可以减轻燃烧不稳定性和NO_x排放。尽管如此，微孔射流在低旋流强度下的抑制效果要好于在高旋流强度下的。压力振幅的抑制比可以达到98%的最大值，在30°的旋流角下，NO_x排放可以实现10.1 ppm的最大减幅。此外，火焰的宏观结构从倒锥形转变为花瓣形，低旋流强度下的火焰长度减少率高于高旋流强度下。本研究阐明了微孔射流在不同旋流数的贫预混火焰中缓解燃烧不稳定性和NO_x排放的控制差异，有助于优化微孔射流控制和建造高性能燃烧器。

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。

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。

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。

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。

甲烷可燃极限范围窄，需要较高的点火能量，层流火焰传播速度低，这些特点都限制了天然气的应用和发展。而二甲醚点火及燃烧性能好、易于制取和运输，常被用作助燃剂。所以将两者掺混燃烧有助于改善甲烷燃烧的缺点。本文以甲烷和二甲醚作为燃料，设计并搭建了高压对冲扩散火焰实验台，并在此实验台和定容燃烧弹实验平台上研究了掺混比例和压力对甲烷/二甲醚掺混燃料燃烧特性的影响，同时利用CHEMKIN软件开展模拟研究。将实验结果与模拟结果对比后发现：甲烷掺混比例增加会使甲烷/二甲醚掺混燃料的层流火焰传播速度降低。火焰温度会随着甲烷掺混比例增加而升高，分析化学反应路径可知甲烷掺混比例增大时，甲烷会与二甲醚抢夺H原子，反应CH₄ + H = CH₃ + H₂ 得到促进，OH的反应活性也随甲烷掺混比例增大而减小，所以甲烷掺混比例增大抑制了整个燃烧反应的进行。随着压力上升，掺混燃料的层流火焰传播速度降低，但火焰中自由基的产率有所增加，燃烧过程被加速，火焰温度会随压力升高而升高。

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。

水作为一种可回收资源，是地球上最大的能源载体。新型水蒸发产电技术前景广阔。但是，目前缺乏对产电性能的评估标准，缺乏系统性的水蒸发产电原理。本研究建立了一种基新型水蒸发产电原理的湿热空气能量转换热力学分析方法。首次通过有效能和参数计算分析了新型水蒸发产电的最大可用能量。研究发现，差异越大，可用能量越高。同时，进行了一系列实验来探索产电器件的材料、结构组成和结构参数，进一步阐明了产电原理。此外，还研究了温度和相对湿度对产电性能的影响。温度的升高可以有效地提高产电器件的输出电性能。基于三氧化二铝纳米颗粒的水蒸发产电器件的开路电压和短路电流分别高于2.5V和150nA。通过研究，我们提出了相关的应用策略，为绿色能源的开发提供了理论和实践支持。

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.

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。

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。

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。

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。

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。

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%。

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。

近年来，主辅机散热器上下层布置的自然通风空冷系统引起了电力行业的关注。首先，本文建立了两种主辅机集成空冷系统的物理模型，即构型A和构型B。在构型A中，主机空冷散热器布置在上层，辅机空冷散热器布置在下层；在构型B中，主辅机空冷散热器的布置方式相反。进而，针对TMCR和TRL1工况，得到了构型A和构型B的单元-局部-整体的流动换热特性，并通过数值模拟进行了比较。研究结果表明，对于辅机空冷散热器，构型A的冷却性能明显优于构型B,两者相差5.46%至7.55%；而对于主机空冷散热器，构型B显示了较好的冷却性能，二者相差1.15%至2.99%。考虑到辅机冷却系统对冷却性能要求较高，建议采用构型A。本文研究可为主辅机集成自然通风空冷系统的设计及工程应用，提供一定的理论指导。

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。

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。

在传统的槽式太阳能集热器中，由于线聚焦的局限性，聚光能流密度不均匀，导致集热管在径向方向存在较大的温度梯度，在实际工程应用中容易引起弯曲爆管、热效率降低等一系列问题。针对这个问题，本论文从改进聚光均匀性和强化内部传热的思路出发，提出了一种新型集热器，利用二次匀光和管内螺旋导流的协同作用，改善了集热器的热变形并提高效率。通过构建三维的光-热-结构多物理场耦合模型，探究了不同工况下新型集热器的聚光能流、温度、热变形、热效率、损失以及压降等变化规律。随着螺距增加，集热器的热效率升高，同时也会导致显著的压降，因此选择最优螺距为1040 mm。结果表明，在典型工况下，高太阳辐照和低流速下新型接收器的径向温差减小了62.5 K，热变形减小了96%，热效率提高了1.2个百分点。提出的新型集热器为槽式太阳能集热器减少热变形，提高热效率等方面提供了理论和方法依据。

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。

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。

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.

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。

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。

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。

SOFC作为新一代燃料电池，以其独特的优势成为业界的热点。为了提高能量利用率并防止重整炉内积碳，通常利用喷射器回收电池阳极排气。本文综述了喷射器SOFC中的应用，包括喷射器的设计与优化方法、喷射器性能验证实验以及喷射器在SOFC系统中的性能表现。此外，为了适应叠堆的宽功率输出特性，还介绍了扩展引射器工作范围的方法。本文得到了SOFC系统喷射器的优化设计理论，包括喷射器主要结构参数对整个系统性能的影响以及喷射器性能监控的理论模型;另一方面，证明了在SOFC系统中使用喷射器可以防止积碳问题的发生，同时对余热的回收可以提高系统的能量利用率。最后，对未来的相关研究工作提出了建议，旨在推动基于喷射器的SOFC系统在未来能提供更高、更稳定的性能。

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。

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。

综合优化能效和经济性对于海洋温差能发电的工程化应用具有重要意义。本文构建可扩展的海洋温差能发电热经济性模型，开展发电系统热力性能和经济性的敏感性分析，研究抽水深度和温海水温度对系统净效率和单位投资成本的影响。在此基础上，本文提出一种海洋温差能发电系统的全工况设计优化方法，该方法考虑了机组运行周期内温海水温度动态变化的影响。在双目标优化中，以运行周期内平均净效率和单位功率投资成本为目标函数，采用非支配排序遗传算法（NSGA-II）最大化净热效率和最小化单位功率投资成本并获得其Pareto前沿。研究结果表明，温海水温度上升和抽水深度增加有助于系统净热效率，并且更大的装机容量有利于系统经济性。基于遗传优化计算得到,以氨和R245fa为工质的海洋温差能发电系统的净热效率分别为4.13%和3.8%,比不考虑非设计工况的传统优化方法分别提高了19.4%和57.0%。此外，Pareto前沿解还呈现出装机容量和净效率之间的关联性，即增加装机容量可提高系统净热效率。

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。