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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

xb@mail.etp.ac.cn

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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    内置三维结构的壁载纤维素酶微反应器内传递及转化特性

    林凯费娉婷夏奡黄云...
    3818-3828页
    查看更多>>摘要：内置三维结构的壁载纤维素酶微反应器能够高效转化纤维二糖制备葡萄糖，作为后续发酵制取生物燃料的原料。构建了内置长方体结构的壁载纤维素酶微反应器，在纤维二糖浓度50 g·L-1，流量0。2 min mL-1的条件下，10 min的葡萄糖得率高达93。0％。基于上述过程建立了耦合流体流动、物质传递、酶催化反应的数学模型，探究了结构形状、间距、大小等参数对传递及转化的影响规律。在底物浓度20 g·L-1、流量1。0 mL·min-1的条件下，三棱柱结构的设置使得微反应器内葡萄糖表面生产率及葡萄糖得率分别提升了 39。9％及143。0％。而长方体结构能够使微反应器在单位压降下获得最高的葡萄糖产量，其性能参数最高为6。83 g·h-1·Pa-1，相较于表面无结构的微反应器提升了 51。4％，有利于实际应用。

    微反应器纤维素酶三维结构物质传递酶解糖化

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    双层针翅歧管微通道热沉歧管层优化研究

    李延涛曹畅汪千翔崔大安...
    3829-3836页
    查看更多>>摘要：歧管式微通道热沉结构紧凑，换热效率高，有望成为大功率电子元件热管理的有效手段。为了进一步提高双层针翅歧管微通道热沉的换热能力以及温度均匀性，本文对双层针翅歧管式微通道热沉的歧管层进行了结构设计，并以去离子水为工质对热沉的流动与传热特性进行了数值模拟研究。结果表明，通过改变歧管层进出口布置使得上下微通道层的工质流向异向时，可降低热阻的同时降低了热沉表面温差。同横排进口相比，竖排进口可以降低热阻并提高热沉的综合换热性能。进出口直径比为1时热沉表面温差最大，进出口直径比小于1时热阻降低，而进出口直径比大于1时换热能力与等于1时相差不大。

    歧管式微通道双层微通道针翅强化换热

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    混合润湿微结构楔形通道表面池沸腾换热研究

    唐叶王雪丽姬长发张鹏举...
    3837-3844页
    查看更多>>摘要：为研究微结构楔形通道对池沸腾换热性能的影响，本文设计加工了微柱区域与光滑通道面积比近似为1∶1的3种混合润湿性结构表面(分别为雪花表面、多星表面和少尖表面)，并进行了以FC-72为工质的池沸腾换热性能研究。结果表明，对于3种结构表面，汽泡首先在疏水微柱阵列区域生成、长大，然后横向滑移到光滑亲水通道，在该通道内继续生长直至脱离。少尖表面的光滑通道开口朝向换热面中心，且越靠近中心处通道越宽。冷却液体能迅速地向生成汽泡的微柱区域供应，同时大汽泡在光滑通道内及时脱离，因此少尖表面的池沸腾换热性能最好。随着过冷度增大，各表面CHF增大。换热表面蒸汽柱底部汽膜的出现严重阻碍了液体向换热面的供应，导致局部干涸并引发了 CHF。

    微柱阵列楔形通道混合润湿强化换热池沸腾

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    相变材料与液冷复合电池热管理系统研究

    吴俊辉邱雪梅张承龙周天...
    3845-3852页
    查看更多>>摘要：为了解决相变材料潜热有限导致电池热管理失效问题，本文提出了一种新型复合电池热管理系统，该系统采用带有翅片的蛇形液冷管以恢复相变材料的潜热。采用数值模拟方法研究了电池间距、液冷结构参数以及冷却液流速等因素对复合系统热管理性能的影响，并确定了最佳参数取值。结果表明，采用三种液冷运行模式都能将电池模组温度稳定地控制在50℃以内。此外，通过优化液冷运行时间，可以保证相变材料的潜热得到及时恢复，并且实现相变材料潜热的最大化利用。

    锂离子电池复合热管理相变材料液冷

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    基于光子晶体的热防护结构热调控性能研究

    马晗陈强杨利鑫李彦斌...
    3853-3862页
    查看更多>>摘要：新型高速飞行器服役时面临长时高热流载荷，传统热防护结构受限于材料自身性能已难以满足结构轻量化设计需求。光子晶体因其光子带隙的典型特性有望提高热防护结构的热调控能力，本文提出了一种基于光子晶体的新型热防护结构，具有较好的辐射特性及反射特性，提升了传统热防护结构的热辐射调控能力。通过传输矩阵法求解了光子晶体结构的波传播特性，考虑高温环境和偏振特性的影响，计算得到了光子晶体在不同条件下的反射率。开展了不同辐射载荷条件下的传热计算，通过引入调控系数分析新型热防护结构的热调控能力。结果表明光子晶体具备优异的热调控性能，可以显著降低基体结构的底面温度，为新型热防护结构的研制提供了新的思路。

    光子晶体热防护结构辐射分析光子禁带传输矩阵法

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    多孔平板相变发汗冷却耦合数值模拟

    潘明君周强黄哲庆
    3863-3875页
    查看更多>>摘要：针对高超声速飞行器主动热防护问题，构建了耦合高超声速主流区和多孔介质区的松耦合数学模型。模拟了主流区马赫数6。47，以液态水为冷却介质的二维多孔平板相变发汗冷却。探索了注入率、多孔材料物性和烧结金属颗粒粒径对发汗冷却效果的影响规律。模拟结果表明:注入率从0。0159％提升到0。0795％，多孔平板表面平均冷却效率从0。41上升到0。87。烧结金属颗粒多孔平板的颗粒直径和孔隙率对发汗冷却效率影响较小。随着注入率增大，颗粒直径对发汗冷却效果影响逐渐变小，当注入率F=0。0795％时颗粒直径的变化已经不再影响冷却温度的分布;而随着注入率增大，孔隙率对发汗冷却效果的影响规律基本保持不变。相同注入率下不同材料多孔平板出口的平均冷却效率相当，但热导率越小的多孔平板前后端温差越大，且多孔平板进出口温差也越大，整个多孔区域的温度分布越不均匀。

    高超声速多孔平板相变发汗冷却数值模拟

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    内燃机条件下湍流燃烧高精度数值模拟

    张帆钟生辉
    3876-3898页
    查看更多>>摘要：对内燃机条件下湍流燃烧的高精度数值模拟研究进行了综合评述，其中涉及直接数值模拟(DNS)，大涡模拟(LES)、小火焰模型(flamelet)、输运概率密度函数模型(PDF)等方法在内燃机湍流燃烧中的应用，对全面了解先进内燃机燃烧模式下，湍流火焰相互作用、喷雾燃烧火焰结构、低温冷焰、自燃和火焰传播模式、以及污染物生成机制的研究现状及前景提出了看法。

    内燃机湍流燃烧高精度数值模拟ECNSprayA分层燃烧点火机理自燃和火焰传播

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    煤粉燃烧过程颗粒物群平衡-反应器网络耦合模型研究

    王可轩黄骞马鹏杨远平...
    3899-3905页
    查看更多>>摘要：煤粉燃烧过程的颗粒物生成机理复杂，且受流场影响显著，因此发展流场耦合的颗粒物生成模型对碳中和约束下火电机组灵活运行的颗粒物控制十分重要。本文提出了一种将描述颗粒物生成的群平衡模型框架与反应器网络模型耦合的建模方法，可在适宜的计算量下刻画流场特性对颗粒演化动力学的影响。针对用于研究煤粉燃烧颗粒物演化的多元扩散平焰燃烧器，本文建立了一维级联的多反应器网络模型，表明可通过模型参数的调节准确复现流场关键温度分布特性。进而验证了群平衡-反应器网络耦合模型对煤粉燃烧过程的细颗粒物粒径分布特性具有良好的预测能力。

    煤粉燃烧颗粒物群平衡模型反应器网络模型平焰燃烧器

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    煤粉燃烧火焰特征影响因素的分析研究

    王铁健闫文刚程海鹰苏燕芹...
    3906-3914页
    查看更多>>摘要：煤粉燃烧火焰的稳定性影响燃烧效率和污染物排放量。为了探究火焰燃烧稳定性的影响因素，本文根据骨料烘干工艺需求，运用燃烧学、传质传热、多相流动等相关理论，构建湍流流动、热辐射、离散相以及燃烧等行为的控制模型，采用数值模拟与实验验证相结合的方法，研究了过量空气系数和预热风温度对煤粉燃烧火焰的影响。研究表明:过量空气系数及预热风温度均会对骨料烘干煤粉燃烧火焰特征产生影响;过量空气系数由1。0增加至1。3，火焰长度降低12。1％，火焰体积降低16。3％，高温占有率升高6。1％，火焰整体变形量增加;预热风温度由303 K增加至373 K，火焰长度提升17。1％，火焰体积提升10。8％，高温占有率提升14。7％，火焰整体变形量增加;当过量空气系数为1。2，预热风温度为343 K时，火焰特征达到最佳，具有较好稳定性，燃烧效率高，污染物排放量小。

    煤粉燃烧过量空气系数预热风温度火焰特征骨料烘干

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    NH3/CH4轴向空气分级燃烧NO生成的动力学分析

    李莹宗超朱彤秦朝葵...
    3915-3924页
    查看更多>>摘要：NH3/CH4燃料面临的最大挑战之一是其在燃烧时会产生大量燃料型NOx。轴向空气分级燃烧技术降低富氢燃料NOx排放的效果已被实验初步验证，但仍缺乏对初级燃烧室最佳当量比与NOx生成之间内在关联的动力学机理研究。本文以一 50 kW级微型燃气轮机燃烧室为研究对象，采用Chemkin-Pro分析了 NH3/CH4轴向空气分级燃烧中初级燃烧室当量比对NOx生成过程的影响及存在最佳当量比的内在动力学机理。结果表明，最佳当量比是在初级燃烧室NO的生成量与燃料燃烧完全性之间取得平衡的结果;含氨燃料燃烧过程中NO的主要前驱体在不同当量比下均为HNO，但减少当量比会使HNO反应速率显著提高;在初级燃烧室当量比高于1。21时，初级燃烧室中的燃烧副产物HCN、H2和CO在二级燃烧室中的消耗会直接或间接产生O和OH自由基，从而加剧NO的产生。

    轴向空气分级燃烧NH3/CH4燃烧最佳当量比NO

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