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工程热物理学报
工程热物理学报

徐建中

月刊

0253-231X

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010-62584937

100190

北京中关村路乙12号（北京2706信箱）

工程热物理学报/Journal Journal of Engineering ThermophysicsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为专业技术性刊物。主要刊登工程热力学与动力装置、热机气动热力学、传热传质学、燃烧学、热物理测量学、热效率装置、综合利用能源、代用燃料等方面的科技论文、研究简报、重要学术动态等。主要读者对象为工程热物理专业科技人员及相关高校师生。
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    镀铂钛毡对质子交换膜电解槽的性能优化

    欧阳韬杨扬李俊张亮...
    3065-3072页
    查看更多>>摘要：多孔传输层在质子交换膜电解槽中起到气水分配和电子导通的作用。本文采用快速脉冲电沉积的方法构建了具有均匀纳米花团簇结构的镀铂钛毡，该镀铂钛毡具有较低的阳极气泡黏附性，能有效排除钉扎在钛毡表面的气泡。相较于未处理的商用钛毡，脉冲镀铂钛毡能显著降低电解槽运行过程中的传质损失和欧姆损失，在1。5 A·cm-2的中低电流密度下电解电压低至1。69 V。采用流体体积法对不同润湿特性下的多孔传输层气液流动过程进行了探究，发现超亲水的脉冲镀铂钛毡具有最低的氧气占比和最短的气泡突破时间，能有效排出催化层产生的气泡，减少了电解过程中的传质损失。

    质子交换膜水电解多孔传输层脉冲镀铂传质优化流体体积法

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    不同重力下液态铅铋合金强迫对流换热模拟研究

    宋志超陈维奇何玉荣
    3073-3078页
    查看更多>>摘要：以空间核动力技术为核心的空间动力系统由于其抗辐射能力强、体积小、寿命长、重量轻等优点，已成为最具前景的未来空间动力系统之一，具有良好的发展前景和重要的研究意义。本文针对竖直管道内液态铅铋的强迫对流问题，采用格子Boltz-mann 模型，利用相似原理对格子单位和真实物理单位下的量纲进行转换，研究不同重力条件下竖直管道内液态铅铋合金强迫对流换热特性。研究结果表明重力对换热性能具有较大影响，随着重力的增加，液态铅铋合金的换热能力逐渐增强，温度进入充分发展的位置越靠近出口。

    液态铅铋格子Boltzmann方法重力强迫对流

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    高压蒸汽管道内单个凝结段塞的运动学特性研究

    康竞澜侯庆志李源林磊...
    3079-3085页
    查看更多>>摘要：为了探究高压气体作用下段塞在管道内的运动学特性，利用三维CFD数值模拟实验，研究了单个高速运动段塞在含弯头空管中的冲击压力及其运动过程中的质量脱落。研究发现，段塞质量脱落系数与其运动距离成正比，且与驱动压力无关;质量脱落率与运动距离有关，与后方驱动压力及段塞初始长度无关。基于所得质量脱落率，建立了一个新的一维数学模型，并对计算结果进行了验证。结果表明，数值模拟和理论计算结果与实验结果吻合良好。此外，从段塞质量脱落的角度合理地解释了之前学者的实验发现:当段塞运动距离大于其初始长度的5倍时，段塞将被驱动气体贯穿，从而使冲击力幅值大幅下降的现象。文章提出的一维数学模型可指导实际工程应用。

    段塞流弯管冲击三维CFD模型质量脱落一维数学模型

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    高速度梯度流场图像PIV-PSV混合处理算法

    张大鹏周骛黄浩钦蔡天意...
    3086-3090页
    查看更多>>摘要：在流场测量中往往存在较大速度变化的区域，所获得测量图像若出现高速模糊的情况，则会出现单独使用现有PIV/PSV方法不能完全准确描述速度场的情况。本文提出一种结合PIV-PSV的图像处理方法，通过将高速度梯度图像进行高速度区域与低速度区域的拆分后，分别使用PIV和PSV方法进行对应处理，最终将结果进行整合，该方法相对于使用单一方法处理的准确度有超过2倍以上的提升，该方法具有进一步提升的空间以及处理三维速度场的可扩展性。

    高速度梯度流场图像PIVPSV算法

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    十字微通道内大气液流速比下液相微分散特性

    刘培卓徐娜许鑫张玮...
    3091-3100页
    查看更多>>摘要：微通道内两相流动中，分散相尺寸的大小和分布决定了相间热质传递性能。利用数值模拟方法，研究了大气液流速比情况下十字型微通道内分散方式和流速对液相分散过程的影响，发现对称式垂直流剪切分散方式较对称式错流剪切分散方式对液相的分散效果更好，流速提高在降低液相分散尺寸、提高两相流动扰动的同时，弱化了两种分散方式对液相分散效果的差距。分析了液相分散过程中气液两相流动体系内界面张力、黏性力、惯性力、通道压力等作用力的协同作用过程，揭示了分散方式和流速对液相分散过程的影响机制，并初步建立了对称式垂直流剪切分散方式下的液相分散模型，为强化微通道内气液两相流动热质传递性能及微通道的实际应用提供理论依据。

    微通道气液两相流微分散特性控制力作用机制数值模拟

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    涡轮叶片前缘强化旋流-气膜复合高效冷却研究

    李菲栾勇饶宇程宇立...
    3101-3110页
    查看更多>>摘要：本文建立了 GE-E3高压涡轮第一级动叶前缘复合冷却模型，利用流热固耦合传热方法数值研究了冲击-气膜复合冷却和旋流-气膜复合冷却的流动换热特性，考虑了实际主流对前缘复合冷却效果的影响。在此基础上提出了内部凸脊通道的强化旋流-气膜复合冷却新型结构，分析了不同吹风比下前缘冷却模型的流场结构和传热分布。结果表明:在研究范围内，与冲击冷却相比，旋流冷却具有更均匀的传热分布和更低的压力损失;旋流在光滑内壁的冷却通道中平均努塞尔数可以提升17。6％以上，前缘平均综合冷效可以提升4。7％～7。2％，冷气端压力损失可降低4。7％～5。1％;而凸脊结构进一步强化了旋流冷却，内部冷却通道的平均努塞尔数可以显著提升37。7％以上，平均综合冷效可以提升6。1％～11。8％，压损可降低3。9％～4。1％。

    涡轮叶片前缘冲击冷却旋流-气膜复合冷却冷却强化耦合传热

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    TSV结构特征对微通道热沉性能的影响

    安浩李家栋巩亮
    3111-3121页
    查看更多>>摘要：硅通孔(Through Silicon Via，TSV)结合层间微通道冷却技术是解决高热流密度三维集成电路(Three-Dimensional Integrated Circuit，3-D IC)散热问题的有效手段。基于数值模拟研究了多种TSV针肋截面形状以及纵横比的微通道流动换热过程，综合评价了 TSV结构对流动换热性能的影响。结果表明，TSV针肋对于流场的扰动作用抑制了热边界层的发展，有效降低了芯片平均温度;针对顺排结构，纵横比为0。93的圆形截面TSV综合性能最优，综合性能评价因子(Performance Evaluation Criteria，PEC)为1。14;在错排结构中，纵横比为1。00的三角形截面TSV综合性能最优，PEC为1。24。研究结果为微通道热沉的设计制造提供了理论依据。

    微通道三维集成电路(3-DIC)硅通孔(TSV)针肋流动传热

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    温度对氧化镁与碳酸钙混合污垢特性影响的分子动力学模拟

    王景涛杨硕孙金泽贾玉婷...
    3122-3130页
    查看更多>>摘要：为了研究温度对MgO颗粒与碳酸钙混合污垢的影响，采用分子动力学模拟方法分析温度对体系内混合污垢的成核特性以及在换热表面混合污垢形成的影响。结果表明，随着温度的升高，MgO颗粒表面水合层和离子周围水合层致密程度减弱，离子的扩散系数增大，加速了体系中MgO颗粒与碳酸钙离子形成混合团聚物的速率。同时，温度的升高会导致换热表面吸附层中水分子数减少，所吸附的离子数增加，离子与颗粒沉积在换热表面概率增大，且沉积的团簇结构更加紧密，更容易促进换热表面混合污垢的形成。

    MgO颗粒碳酸钙混合污垢分子动力学模拟

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    近场作用下纳米针尖点接触界面传热研究

    徐屾邓书港黄小娜黄德钊...
    3131-3136页
    查看更多>>摘要：扫描探针光刻技术可实现1 0nm以下的材料加工，为微纳加工技术带来新的发展方向。但在该技术中针尖与样品间热量传递是影响材料温升和加工效果的关键因素。本文设计了一种金纳米针尖阵列支撑的单层石墨烯结构，在真空条件下，针尖与石墨烯间接触热阻是影响结构温升的主要因素。首先评估金纳米针尖阵列在532 nm激光作用下近场增强因子约为3。2，其次，结合实验和仿真，测定金纳米针尖阵列与石墨烯间接触热阻约为4。6×10-5(m2·K)/W。

    界面接触热阻纳米针尖拉曼光谱近场增强扫描探针光刻技术

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    石墨烯-铜复合材料热膨胀系数的分子动力学模拟

    张天予李晨光刘文凯鞠生宏...
    3137-3142页
    查看更多>>摘要：随着电子设备不断发展和集成度的提高，设备内部的热问题也越来越严重。在热循环过程中，由于材料的热膨胀系数失配，会引发大量的热应力，从而导致一系列热可靠性问题。调控材料的热膨胀系数对于改善电子设备的热问题至关重要。本文采用分子动力学模拟方法对石墨烯-铜纳米复合材料的热膨胀系数进行了研究。研究结果表明:通过引入石墨烯能够有效降低铜基材料的热膨胀系数，随机分布掺杂具有各向同性;定向掺杂的石墨烯-铜复合材料具有各向异性，这是由于石墨烯原子层之间结构的紧密排列和强键合力，有效地限制了铜基体的膨胀。与平行方向相比，垂直于石墨烯方向具有更低的热膨胀系数和弹性模量。

    热膨胀系数分子动力学石墨烯-铜复合材料

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