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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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    乙腈对超级电容器内含水离子液体/石墨烯固液界面微观结构的影响

    宋粉红马佳明王富康范晶...
    3671-3679页
    查看更多>>摘要：离子液体电解质在石墨烯表面的润湿特性对石墨烯离子液体超级电容器的储能性能至关重要。由于离子液体具有吸湿性在制备及应用过程中极易吸收水分，水的存在影响固液界面的离子分布及离子液体在石墨烯表面的润湿特性。有机溶剂乙腈有望减小离子液体的黏度且减少水的存在对电容性能的影响。本文通过分子动力学模拟研究了乙腈对含水离子液体在石墨烯电极壁面上的润湿性能的影响机理。结果表明，随着乙腈含量增加，即nH2O∶nACN从1∶1变化到1∶8时，亲水性和疏水性含水离子液体液滴在石墨烯表面的润湿性均显著增强，对应的接触角分别减少了 42。46°、24。30°，亲水性离子液体体系润湿性增强效果更为显著。通过分析各离子、分子一维二维密度和离子/分子间径向分布函数，发现乙腈分子分布在近壁面层，且乙腈的加入改变了阴阳离子、水分子在固液界面的分布和相互作用，形成部分脱溶结构，有利于提高储能性能。此外，乙腈的存在使离子的扩散速率增加，阴阳离子、水、乙腈、固壁相互作用改变了含水离子液体液滴在石墨烯表面的润湿性。研究结果从微观角度深入探究了离子液体/石墨烯固液界面的微观结构，为开发和设计高性能石墨烯离子液体超级电容器提供了重要参考。

    润湿含水离子液体固液界面分子模拟超级电容器

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    基于神经网络的叶栅气动性能影响研究

    马峰杜亦璨王掩刚陈为雄...
    3680-3690页
    查看更多>>摘要：叶栅气动性能受叶型误差变化的影响较大，为了研究微小几何误差变化对压气机叶栅气动性能影响，本文提出了一种基于深度神经网络的可变叶栅上不可压缩层流定常流场预测方法。该方法可以将流场近似为叶栅变形误差和攻角以及来流马赫数的函数，不需要求解传统方法所使用的Navier-Stokes(N-S)方程。采用拉丁超立方结合蒙特卡洛方法生成大量几何误差参数结合流场参数作为输入，训练深度神经网络模型并进行预测，短时间内就可以完成大量样本，并利用预测结果得到叶栅误差和总压损失系数之间的敏感性关系。

    叶轮机械几何误差气动敏感性流场预测深度神经网络

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    基于强化学习的端壁气膜冷却孔排布优化

    李晓鹏陆成汪奇杨力...
    3691-3697页
    查看更多>>摘要：孔排布是影响端壁气膜冷却效果的一个重要几何因素，本文提出了一种基于强化学习的气膜孔排布优化方法。通过将孔排布的设计看作是一系列开关孔的决策，将其转化为马尔科夫决策过程并利用强化学习方法进行求解。本文将涡轮叶栅抽象简化为弯折收缩通道，以模拟端壁的横向和流向压力梯度环境，并在此压力梯度环境下开展气膜冷却孔排布优化。研究结果为气膜冷却、冲击冷却、柱肋冷却等多种冷却形式的布局优化提供了新的范式。

    气膜冷却压力梯度强化学习孔排布优化

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    轴流血泵不同转速下内流及能量特性研究

    喻哲钦王杰刘瑞刘忠...
    3698-3705页
    查看更多>>摘要：血泵长期恒定流量输送对植入者存在健康风险，变转速运行是实现脉动流量输送的有效方式，但过高转速或偏离设计转速会导致内流紊乱与能量效率下降。对此，研究建立血泵及喷管模型，采用数值模拟与可视化实验方法，结合熵产理论探究血泵在不同转速下的内部流动与能量损失特性。结果显示:流场能量损失及剪切应力随流动剧烈程度显著提升，流场中湍流熵产远高于直接熵产，速度变化梯度对熵产损失与剪切应力存在关键影响;血泵的能量损失随转速增加而提升，叶轮区域的熵产占总能量损失的80％以上，高转速下后导叶湍流熵产显著增加;叶轮叶片进口与后导叶叶片出口具有最高的局部熵产率，液流进出角与叶片方向的差角及血泵高转速是影响能量损失的核心因素。

    血泵变转速运行内流特性能量特性

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    基于稀疏增强动态模态分解的风电场降阶模型

    魏赏赏顾明轩李智寒许昌...
    3706-3714页
    查看更多>>摘要：针对基于标准动态模态分解所得风电场尾流场维数高、模态排序不唯一等问题，本文采用稀疏增强动态模态分解方法(SPDMD)对风电场尾流进行降阶建模。通过稀疏增强处理优化尾流场不同模态振幅从而提炼风电场尾流中主导模态，并基于主导模态构建数据驱动范式下的风电场尾流模型。通过WFSim中保真风电场以及SOWFA的高保真风电场进行案例分析，结果表明稀疏增强动态模态分解方法较标准动态模态分解，所得模态时空分布更为集中，且可以利用更少的模态数实现风电场尾流高精度重构，证明了稀疏增强动态模态分解在风电场尾流降阶模型构建中的优越性。

    风电场尾流稀疏增强动态模态分解尾流模型降阶模型

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    风电机组尾流致动线模型的验证与确认

    邹嘉鑫王晓东樊庆洋汪涛...
    3715-3722页
    查看更多>>摘要：风电机组尾流效应对风电场的设计和运行有重要影响。基于CFD模拟的致动线模型可以利用翼型的气动特性数据，对尾流的模拟比半经验尾流模型更符合物理规律。但CFD模拟采用的网格与湍流模型等对致动线模型效果具有明显影响，因此，需要验证致动线模型的可信度。采用OpenFoam求解器求解RANS方程，添加了致动线模型，对单台NREL 5 MW风电机组尾流场进行数值模拟，分析了 k-ε模型中的5个模型常数对模拟结果的影响，给出了提升致动线模型模拟效果的参数组合。研究了致动线模型中高斯分布长度因子、致动点数量以及网格尺寸对致动线模拟结果的影响，确认了相关设置的合理范围。本文的研究为提高风电机组尾流致动线模型的精度提供了一定的参考标准。

    尾流致动线模型CFD模拟验证与确认

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    长距离管线-立管系统内严重段塞特性的研究

    于海洋徐强曹业奇黄博...
    3723-3729页
    查看更多>>摘要：长距离-立管是一种将深海井口生产的油气资源输送到海上处理设施的关键管道系统。本文在水平管长度1657 m，立管高度29。1 m的贴近工业参数水平的长距离-S型立管系统上开展了严重段塞特性的实验研究。结合立管压差的波动范围及频率分布特征，将观察到的气液两相流型划分为严重段塞流(SS)、过渡流型(TRS)及稳定流型(STB)三大类。提出了新的段塞周期预测关联式，偏差为±15％。长管线-立管系统的液塞速度最大可达入口混合速度的23倍。统计可视水平段内的段塞流动数据，发现了气速诱导液塞的分布规律。

    长距离管线严重段塞流流型图

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    含水合物多孔介质内驱替与相变演化规律及耦合模型研究

    杨明军赵国钧郑嘉男罗坤...
    3730-3735页
    查看更多>>摘要：海洋水合物沉积层下方常常伴有发育良好的天然气，海底无论是冷泉自然现象还是天然气开采均涉及多孔介质内多相驱替与相变耦合作用这一关键科学问题。目前，仍缺乏针对甲烷在水饱和水合物储层内流动的研究，特别是流动阻滞研究。本文通过模拟沉积层内甲烷渗流过程，重点关注驱替和渗流两个流动阶段。结果表明，驱替过程中水合物层的毛细作用阻碍甲烷流动，造成流动压力升高;甲烷突破储层阻滞效应后进入渗流阶段，且对比发现驱替突破压力与储层水合物饱和度显著正相关。本文综合考虑水合物与流体间多类型作用，建立了水合物储层多相流动与相变耦合模型，预测结果与实验结果高度吻合。本研究对深入理解水合物成藏过程与指导水合物开采具有重要作用。

    天然气水合物多孔介质驱替-渗流相变

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    液氢推进剂管道预冷仿真

    匡以武孟金龙陆晨孙礼杰...
    3736-3742页
    查看更多>>摘要：对于未来的深空探测任务，低温发动机通常需要多次启停。发动机启动前需要使用低温推进剂对管路进行预冷。对于低温上面级，也存在类似的预冷需求。管道预冷过程中推进剂消耗量与预冷时间相互矛盾，需要统筹权衡。有必要开展预冷特征研究并探寻高效预冷方式。针对管道预冷，分析了不同管道壁面过热度下典型换热机理，建立了非稳态仿真模型。仿真结果与NASA液氢管道预冷实验结果吻合良好，能够较好地反映液氢预冷过程中的壁面温度特征。预冷过程中，存在明显的气液夹带及液氢浪费。由于核态沸腾与膜态沸腾的共存，在壁温115 K左右可能出现预冷壁面热流密度的峰值。管壁径向热阻在预冷仿真中不可忽略。适时采用阶梯式预冷，可以显著降低液氢消耗。

    推进剂低温流体两相流预冷数值仿真

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    城市车辆轮毂电机用旋转脉动热管实验研究

    朱亮熊康宁汪双凤
    3743-3749页
    查看更多>>摘要：使用车轮转角模块(WCM)的新能源城市车辆已成为研究热点。为满足WCM的多电机驱动方案，需要专门开发低成本、高可靠性、散热性能好且不需要附件系统的冷却方案。本文首先通过建立仿真模型，以研究WCM电机的产热特性和热负荷大小。然后提出了一种基于三维旋转脉动热管(RPHP)的电机冷却方案，该方案依靠重力以及旋转产生的离心力和空气气流来强化传热。实验结果表明，即使在1 r/min的转速下，RPHP仍能正常运行。在最大热负荷和最高转速时，RPHP的传热性能良好。在真实驾驶循环NEDC和WLTC循环下的电机转子热模拟器的最高温度远低于180℃的退磁温度。

    车轮角模块轮毂电机三维旋转脉动热管传热性能真实驾驶循环

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