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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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    黏土矿物对超临界水中稠油改质的影响

    郑利晨赵秋阳金辉董宇...
    465-470页
    查看更多>>摘要：本研究对稠油在超临界水环境中的提质过程以及常见黏土矿物(包括蒙脱石、高岭土、伊利石和绿泥石)对提质过程的影响规律进行了探究.研究主要包括了黏土矿物对稠油提质过程的主要产物(气、油、焦)的产量和成分组成的影响规律,揭示了四种常见黏土矿物对稠油超临界水改质过程产物的影响规律,并分析了其影响机制.研究发现,绿泥石和蒙脱石对稠油改质过程的产量方面产生了正向的催化效果,能够在抑制结焦的同时使产油产气量提升或保持原有水平.而伊利石和高岭石则展现出了双向催化效果,即同时促进了油向气和焦的转化.在气体组分方面,蒙脱石的存在提高了气体产量的同时增加了气体产物中二氧化碳的比例,而伊利石、绿泥石和高岭石的催化作用为提高气体产率而不能改变气体成分组成.在产油方面,绿泥石的存在使油的产量上升,而其余三种黏土矿物的存在使油的产量出现不同程度的下降.在产油组分方面,黏土矿物能够催化稠油中的重质组分裂解为轻质组分.在结焦方面,黏土矿物对焦的产量和特性有明显的影响.蒙脱石和绿泥使结焦量出现明显下降.并且,黏土矿物均能够使焦的DTG峰值温度出现明显下降,从而使焦具有更好的氧化活性.

    黏土矿物超临界水稠油改质

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    超声速主流下非稳态相变发汗冷却过程研究

    戴嘉鹏周禹李冬曹占伟...
    471-477页
    查看更多>>摘要：本文基于"分区建模,界面耦合"的计算技术,对飞行器外部超声速流动过程及防热结构内部以水为工质的发汗冷却过程建立了数值模型,实现了对内外部发汗热质输运过程的耦合求解.结果表明:防热系统表面非均匀非定常的热流分布导致发汗工质发生局部气化,并引发工质分布出现失均现象.随着服役过程的进行,该现象具有内生性的加重趋势.服役30 s后,远来流侧冷却工质流量的峰值高于入口流量的9.1倍,低流量的气相工质区域面积占发汗多孔材料表面积的76％以上.工质液相区域溢出流量上升使发汗多孔材料表面局部形成热导率较高的液膜,降低了发汗结构隔热能力,液相区表面热流(约为0.15 MW m-2)略高于气相区域(约为0.11 MW·m-2).然而,气相工质的冷却能力低,气相区域的升温速率远高于液相区,因此必须发展冷却工质流量调控策略以消除工质气化的影响.

    发汗冷却超声速主流耦合数值模拟热防护

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    基于扩展状态空间模型的锂离子电池内热源场和温度场同时重构

    刘佳明陈红王广军陈泽弘...
    478-487页
    查看更多>>摘要：锂离子电池内部产热机制十分复杂,难以从理论上有效描述电池产热的空间分布.本文提出了一种锂离子电池内部三维内热源场和温度场的同时重构方案.根据锂离子电池传热过程基本方程,建立对应的状态空间模型;进一步,通过状态空间扩展,获得以内热源场和温度场为联合状态向量的扩展状态空间模型;最后,应用Kalman滤波方法实现内热源场和温度场的同时三维重构.通过数值试验重构了锂离子电池充放电过程的三维内热源场和温度场,讨论了温度测点数目、环境温度温度和测量误差对重构结果的影响.

    锂离子电池温度场重构扩展状态空间模型Kalman滤波

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    串列双颗粒绕流传热大涡模拟研究

    贾浩楠杨剑王秋旺
    488-493页
    查看更多>>摘要：本文采用大涡模拟的方法对串列双颗粒绕流的流动和换热特性进行了研究,分析了前后颗粒的阻力系数和努塞尔数随时间变化的关系,此外,对比分析了光滑双颗粒和凹坑双颗粒的流动和换热特性.研究发现不同表面结构的双颗粒绕流时的流动和换热特性存在明显差异,且相比与光滑双颗粒,凹坑双颗粒的前后颗粒分别减小18.27％和3.08％的流动阻力,同时换热性能分别提升14.26％和7.77％.凹坑结构呈现出更优异的流动和换热性能.

    串列双颗粒凹坑结构阻力减小换热强化大涡模拟

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    碳纳米管修饰气体扩散电极高效电化学还原CO2

    钟立阳邓雨荷付乾李俊...
    494-499页
    查看更多>>摘要：电化学还原CO2可利用可再生能源实现CO2转化,是实现碳中和目标的重要支撑,但目前其反应器存在法拉第效率较低和槽电压较高等问题,严重制约其发展.本文用碳纳米管修饰催化层从而构建了新型气体扩散电极,研究发现添加碳纳米管后电极在200 mA·cm-2的电流密度下CO法拉第效率最高可达93％,槽电压仅为-2.42 V,相较未添加碳纳米管的电极法拉第效率提高了13.7％,槽电压降低了240 mV,传荷阻力减小了29.4％.其主要原因是碳纳米管交错所形成的疏水三维骨架网络不仅有利于催化剂颗粒的分散,还有利于催化层孔隙率的提升和CO2传输的增强.

    电化学还原CO2气体扩散电极流动式反应器碳纳米管

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    基于热化学储热的金属氢化物储氢性能研究

    常浩陶于兵
    500-505页
    查看更多>>摘要：建立了由MgH2和Mg(OH)2组成的绝热储氢反应器二维轴对称数学模型,提出了夹层式反应器结构并与传统套筒式反应器进行对比,研究了氢气压力及Mg(OH)2导热系数对夹层式反应器储氢蓄热性能的影响.结果表明,夹层式反应器与传统套筒式反应器相比具有更大传热面积和更小传热热阻,从而具有更快的传热和储氢速率.增加氢气压力,可以强化储氢材料与储热材料之间的传热,加快储氢储热速率.此外,提高Mg(OH)2导热系数是进一步提高夹层式MgH2-Mg(OH)2反应器性能的关键.

    金属氢化物储氢热化学储热材料强化传热

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    陶瓷基复合材料相变发汗冷却实验研究

    李晓阳李浩姜培学胥蕊娜...
    506-513页
    查看更多>>摘要：采用轻质耐高温陶瓷基复合材料和相变冷却剂分别是发汗冷却的重要发展方向,然而两者相结合的发汗冷却研究相对缺乏.本文在超声速风洞中实验研究了C/C-SiC陶瓷基复合材料的相变发汗冷却过程,分析了复合材料孔隙结构对发汗冷却性能的影响.结果表明,陶瓷基复合材料平板中,非均匀分布的孔隙结构加剧了蒸汽堵塞效应,导致平板存在局部高温且难以随注入率提升而消除;而孔隙结构较为均匀的材料,表面的温度分布均匀性和冷却效率明显提高.与金属烧结多孔材料相比,陶瓷基复合材料渗透率和热导率较低导致相变比例低,发汗冷却效率偏低.未来需要继续对孔隙结构的优化方法进行研究,以进一步提升复合材料相变发汗冷却效率和均匀性.

    发汗冷却复合材料相变超声速

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    基于神经网络的散热兼容型红外隐身薄膜设计

    张鲁豫胡兰芳高菲菲张文杰...
    514-519页
    查看更多>>摘要：军事目标的红外辐射特征取决于红外大气窗口的发射率和目标温度水平.传统红外隐身涂层在全红外波段保持低发射率但并不能通过非大气窗口辐射散热.本文利用深度神经网络设计出一组由锗、铂、硅顺次排列,可用于兼容辐射散热的红外隐身多层薄膜结构.分析表明:该结构在3～5 μm和8～14 μm的红外大气窗口探测波段中具有0.20和0.23的低平均发射率,而在5～8 µm的非大气窗口波段中具有0.87的高平均发射率,可兼容辐射散热,并且该兼容性对偏振和方向不敏感.该薄膜结构光谱选择性的微观机理可归因于锗层的选择性透过、铂-硅-钛合金形成的Fabry-Perot共振,以及铂层和钛合金基底的本征吸收.

    辐射特性调控深度神经网络多层薄膜结构

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    辐射冷却相变材料热管理性能实验研究

    翟化天范德松于坤洋李志松...
    520-524页
    查看更多>>摘要：辐射冷却被认为是解决电子设备过热问题的创新被动方法.然而,较低的净冷却功率限制了其应用.本文提出了一种基于辐射冷却和相变效应的复合材料实现对产热器件的热缓冲.以三聚氰胺泡沫(MF)为三维骨架,聚乙二醇(PEG)为相变材料,含氟聚合物(PVDF-HFP)为辐射冷却层,制备了具有优异抗泄露能力的辐射冷却相变材料(RC-PCMs).复合材料不仅具有高太阳反射率(0.93)和高红外发射率(0.91),还具有高焓值(182 J/g)的特性.这项工作为新型被动辐射冷却技术提供了有益的参考.

    辐射冷却相变材料热缓冲辐射特性

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    尿素/过硫酸钠纸基微流体燃料电池产电特性

    陈曦叶丁丁朱恂杨扬...
    525-534页
    查看更多>>摘要：本文提出一种尿素/过硫酸钠完全被动式纸基微流体燃料电池,通过方波电流法将非贵金属镍催化剂电沉积到碳纸上制备阳极,阴极无需催化剂负载,电池成本大大降低.在不同结构及燃料、氧化剂、电解液浓度下测试了电池性能,结果表明,双层纸结构能大幅提高反应物流速,强化反应物传质,提高性能;电池在电极间距为6 mm、燃料浓度为0.3mol·L-1、氧化剂和电解液浓度均为1.0 mol·L-1时,峰值功率密度和极限电流密度分别为5.9 mW·cm-2和23.5 mA·cm-2,且运行稳定性较好.

    尿素/过硫酸钠纸基微流体燃料电池性能稳定性

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