两相流体分配不均匀是造成低温换热器传热性能急剧下降的主要原因。在板翅式换热器两相流入口设置分配器是一种广为采用的改善分配特性的工程方法。本文以空气-水实验模拟系统研究了一种两相流分配器的分配特性。研究表明：所研究的气液分配器能够提高气液在板翅式换热器层间翅片通道分配的均匀性。

利用数值模拟方法研究了四种相变储能单元的放热性能。储能单元包括：光管中填充石蜡、翅片管中填充石蜡、光管中填充石蜡/膨胀石墨复合相变材料、翅片管中填充石蜡/膨胀石墨复合相变材料。结果表明添加5%（质量分数）膨胀石墨的强化效果与设计翅片的强化效果相当，而强化效果最好的是同时采用上述两种强化换热措施。换热流体流量越大，强化换热措施对储能单元的放热性能影响越大。在换热流体流量为0.02 m·s^-1时，第四种储能单元的放热时间比第一种减少50%，同时有效温区内的温度最多可提高5 K。储能单元进口水温与相变储能材料熔点间温差越大，强化换热的作用越明显。强化换热的措施在换热流体流量大及换热温差大的储能单元中作用显著。

设计加工了可用于3ω法测量导电流体热导率的实验装置，推导了衬底/绝缘层/流体系统中加热器温度振荡量的表达式，进而研究了绝缘层对流体热导率测量结果的影响。结果表明，当加热器宽度远小于热渗透厚度时，加热器温度振荡量的实部随对数频率增加而线性减小，通过拟合对应的斜率可得流体和衬底材料的热导率之和；当绝缘层热无限薄时，绝缘层对流体热导率测量结果的影响可以忽略；纳米流体有效热导率随多壁碳纳米管浓度的变化关系与Hamilton-Crosser模型的理论预测结果吻合较好。

随着电子器件和高频雷达等的尺寸减小、工作频率提高及飞秒激光超快加工的广泛应用，金属中的电子-声子耦合都成为重要的影响因素。对于尺寸效应会不会增强多晶金属薄膜的电子-声子耦合仍然存在争议。本文采用飞秒激光背面泵浦-表面探测热反射方法，对不同厚度金薄膜中的电子-声子耦合过程进行了实验研究。研究结果表明薄膜中的电子-声子耦合和体材料基本相同，并且不随薄膜厚度及晶粒尺寸发生变化。通过对表面和晶界对电子-声子耦合的机理分析发现，在多晶薄膜中电子弛豫通过电子-声子、电子-晶界及电子-表面耦合实现，但是电子与晶界及表面的耦合作用远比和声子的耦合弱，因此多晶薄膜的电子-声子耦合过程和体材料相近，且不随薄膜厚度发生变化。

将湍流扩散与浓度扩散进行类比，提出一种适用于复杂地形风电场微观选址的风力机尾流模型。求解Navier-Stokes方程和浓度扩散方程，得到风电场中的流场信息，建立尾流速度、湍动能与浓度之间多项式变换关系并通过实验数据拟合得到变换中的系数。研究表明，基于浓度扩散的风力机尾流模型通过边界条件将地形信息与浓度方程相耦合，所得尾流物理量能随着地形起伏而发生变化，且计算量适中，可用于预测复杂地形风电场的流场分布。

建立了有压腔式吸热器的光学模型，采用Monte Carlo光线追迹法（MCRT）对吸热器中太阳辐射传播、吸收过程进行了模拟研究。在光线追迹计算中，将非连续多孔结构吸热体中的光线传播过程近似为各向同性均匀连续浑浊介质中的传播过程，并对多孔结构吸热体区域内网格做了局部加密处理，采用非均匀网格统计各个网格吸收的光子能量权值之和，从而在较低计算资源消耗的前提下实现了大尺度非规则多孔结构吸热体内的热流分布计算。计算结果表明，在给定工况条件下多孔结构吸热体所吸收的太阳辐射热流集中于吸热体的顶部区域，局部热通量极值达到了2.87×10⁹W·m^-3，而在吸热体的两侧，热通量迅速减小，整个吸热体内的太阳辐射热流分布呈现出极不均匀的特征，从而影响吸热器系统运行的稳定性和安全性。

针对空气自呼吸式直接甲醇燃料电池（DMFC）建立了二维两相非等温的传质模型，通过自编程序模拟了电池内的传热、传质和电化学反应过程。并基于此模型研究了主要的操作参数，包括甲醇进口温度、环境中空气的温度、甲醇进口浓度，及对电池性能的影响。研究表明甲醇溶液的进口温度和环境温度上升都会使电池的性能得到提高，其中甲醇溶液的进口温度对电池性能的影响更大；当甲醇进口浓度提高后，在大电流密度下电池的性能得到了显著的提高。

传统方法处理大梯度的热声对流问题时易产生数值振荡，故而采用将FCT方法和时间分裂技术用于大梯度的热声对流的数值模拟的思路，提出了通量校正和时间分裂的方法，并对算法进行了考核；对阶跃加热产生热声对流过程进行了模拟，获得了与实验结果一致的压力波，证明该方法完全可以用于热声对流过程的数值模拟。

对高温热管及超高温热管的相容性和实验件的传热性能进行了研究。提出了微电池腐蚀的机理，说明了材料、工质的选择匹配要求等相容性要求。设计、加工了钠高温热管及锂超高温热管，并对热管的传热特性进行了实验研究。高温及超高温热管工作时应注意要远离声速传热极限；超高温热管的传热极限结果表明，超高温热管应工作在更高的温度和更大的热通量。

采用二维层流模型研究错排双级黏性泵的流场和动力学性能。研究发现错排双级黏性泵流场分为3个区域，上游区域没有明显漩涡，下游区域漩涡作用比较显著，而转子间区域的流场随着转子间距增大不断发展，间距较大时出现明显漩涡。黏性泵的量纲1流量随Reynolds数增大而显著降低，但低Reynolds数时趋于定值。转子偏心距增大时，转子两侧流动不平衡性加剧，量纲1流量近似线性增加，而量纲1驱动功率的增幅相对较小。随着转子间距增大，错排双级黏性泵的量纲1流量降低，而量纲1驱动功率则先增后减。

采用ANSYS有限元分析软件，对内外翅片管在不同工况下的高温应力场进行了分析。结果表明，温度载荷所产生的热应力是应力的主要部分，最大应力发生在内翅片与换热管焊接处；内侧压力载荷对热应力具有增强作用，而外侧压力载荷对热应力具有削弱作用；温度载荷是引起热变形的主要因素。

通过一系列可视化实验，研究了入口流型为弹状流和环状流时，在内径为0.5mm的水平微小T型三通中的相分配特性。结果发现：弹状流相分配曲线主要位于气相富集区，随着入口液体表观速度的增加，在低气体抽出比时，液相抽出率减小，但在高气体抽出比时，液相抽出率增大；入口气体表观速度增加对弹状流相分配的影响较小。对于环状流，相分配曲线主要位于液相富集区，随着液体表观速度增加，液相抽出率减小；而气体表观速度增加，导致液相抽出率增加。

在实验室内搭建了湿空气超音速凝结实验系统，首先进行了稳定性实验，发现实验系统至少需要运行10 h后才能达到稳定状态。随后利用实验系统对湿空气在Laval喷管内的超音速凝结过程进行了实验测试，发现当喷管入口为0.46 MPa时，液滴粒径沿轴向位置变化很小，约为0.85 μm；液滴数量和液相质量分数基本维持在3.0×10¹² 个·kg^-1和8.0×10^-4左右，并稍有上升趋势。最后建立了湿空气超音速均相和非均相凝结数学模型，并在实验条件下进行了模拟计算，发现湿空气在Laval

管肋式空间辐射器设计

刘绩伟, 吴玉庭, 马重芳

化工学报. 2011, 62(S1):  103-107. 

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热泵排热系统是未来航天热控的发展方向之一，系统中冷凝器是散热的重要部件，其冷凝性能对热控系统仪器的正常工作至关重要。本文针对热泵排热系统设计了一双面管道肋片式冷凝器，建立了相应的数学模型。分析了肋片几何尺寸对辐射器排热特性的影响，并以辐射器单位面积排热量和辐射器的质量为优化目标，最终得到了肋片最佳的宽度。