石墨相氮化碳（g-C₃N₄）禁带宽度约为2.7 eV，具有可见光响应能力。由于其良好的热和化学稳定性，且形貌和化学结构可调，在光催化领域应用广泛。但由于其带隙宽，对可见光响应范围窄，且光生载流子的复合率高，导致其光催化效率低，可通过改性来改善。本文综述了对g-C₃N₄形貌调控、掺杂和构建异质结等改性策略，以及g-C₃N₄/Ti₃C₂异质结的作用机理、制备方法和在光催化析氢、有机物降解及合成等领域的应用。

血液灌流技术是一种将患者血液引出体外，利用吸附剂材料吸附去除血液中的有害物质，使患者血液得到净化的一种血液净化疗法。其核心是其净化装置中的吸附剂材料。高性能血液灌流吸附剂材料的开发，有助于从根本上改善该疗法对患者的治疗效率和效果，并且减少或根除副反应的发生，从而推动血液灌流技术的发展。综述了近年来血液灌流吸附剂材料的相关研究，包括碳基材料、聚合物基材料、二氧化硅基材料、分子印迹聚合物基材料、吸附膜基材料、新型血液灌流吸附剂等，并对未来血液灌流吸附剂材料的发展进行了展望，以期对新型血液灌流吸附剂的开发提供参考。

颗粒堆积床作为反应器和分离器等的重要组成广泛应用于实际化学工业生产中。基于传统的有序堆积结构，提出了一种新型格栅支撑有序堆积结构，通过采用新型格栅支撑结构可以快速构建有序颗粒堆积床，其中包括格栅支撑简单立方、格栅支撑体心立方、格栅支撑疏松面心立方和格栅支撑密实面心立方颗粒堆积结构。对4种颗粒堆积单元通道内的流动换热进行模拟研究后发现，不同堆积形式的格栅支撑颗粒堆积床流动换热性能不同；在相同的面心立方堆积形式下，使用不同的格栅支撑结构，其流动传热也有明显差异；与传统有序堆积结构相比，在换热相差不多的情况下，格栅支撑有序堆积结构的压降减小，所以其综合换热效率有明显提升。

薄膜式全热交换器是一种可同时回收热量和湿量的装置，通常被用来减少建筑能耗同时改善室内空气品质。数值研究了薄膜输运性质对全热交换器结露特性的影响，得到了结露特性曲线和临界结露温度，用以表征结露特性，并综合考虑安全性和经济性给出了薄膜输运参数的推荐值。研究结果表明：室外空气温度和湿度越高，越容易发生结露，薄膜热导率对全热交换器的结露特性和效能影响很小，而膜内水蒸气扩散系数的增加可以显著提高全热交换器的抗结露特性和效能，且进气侧与排气侧的入口交汇处最容易发生结露。

端部散热设计和优化是改善半导体制冷器件性能和推广其应用的关键环节。针对半导体器件，研究冷端、热端热导分配对制冷性能的影响，通过引入冷端热导在冷、热端总热导中的分配比参数，利用一维解析方法求解获得了半导体器件制冷性能参数与分配比的关系。在此基础上，分析了在不同工作电流、热电臂结构、外流体温度及总热导等情况下，最大制冷量和最高制冷系数对应的最佳分配比。结果表明：存在最佳分配比在0.35～0.45之间使得半导体制冷器件的制冷性能达到最优，且随着工作电流的增加，最佳分配比减小；冷热端流体温差越大，最佳分配比越小；热电臂几何参数和制冷片冷热端总热导对最佳分配比影响可忽略。

将激光干涉法和高速摄像技术相结合，研究了疏水ITO加热表面生成的单个乙醇气泡的动态特性，观测研究了其底部的微液层，并与之前的亲水加热表面的气泡生长脱离过程进行对比分析。本实验同时使用两台高速摄像机：一台记录气泡底部微液层干涉条纹，另一台从侧面同步记录单个气泡的生长和脱离图像。通过对这些图像逐帧比较，并与亲水表面的气泡生长过程对比后，发现疏水表面气泡的生长周期没有等待期，且脱离期时间远大于生长期，气泡底部的微液层存在形态不稳定，气泡在生长和脱离过程中会发生随机滑移现象。

针对并行流道风冷式动力电池热管理系统，开发了一种导流板形状优化方法。采用控制点描述导流板的形状，结合数值模拟方法，以电池组温差极小化为优化目标，通过逐步调整控制点高度优化导流板形状。典型算例结果表明，采用提出的优化方法优化Z形风冷系统的进口导流板形状，可显著提高系统的散热性能。在不同冷却空气流量下，与原始系统相比，优化后系统在压降增加20%的情况下，电池组最高温度下降了3.7 K以上，最大温差减小了85%以上；与文献中的Z形流道优化系统相比，本研究的优化系统在保证系统压降基本不变的情况下，电池组温差减小了48%以上。

提出了一种基于VOF（volume of fluid）方法的相变模型，用于计算气液相变过程的控制方程中的传热传质源项。在单位时间步长上相界面附近发生的传热以瞬态热扩散来考虑，并假设该传热导致了相变的发生。相变模型能够通过相界面单元的温度、流体热物性以及时间步长来计算传热传质源项。通过一维Stefan问题和二维水平膜沸腾问题对该相变模型进行验证，对比了相界面位置以及温度分布，结果与理论解吻合良好。进一步探讨了相变模型中的时间步长对计算精度的影响。结果表明时间步长越小，本相变模型模拟得到的结果与理论解的偏差越小。

微细通道内Taylor流动广泛应用于能源化工领域，为分析其相界面及阻力特性，利用相对坐标系的方法，研究了竖直圆管及扁平管内的液-液Taylor流动，讨论了通道宽高比、Reynolds数（Re）及分散相体积分数对液膜厚度和两相压降的影响。结果表明：圆管内液滴头部和尾部可以膨胀至近似球形，而扁平管内壁面的限制作用较强，液滴呈现扁平状。随Reynolds数增大，两相界面逐渐收缩，液膜厚度逐渐上升。圆管内液膜厚度比较均匀，扁平管内液膜在通道顶部较薄，而圆弧部分较厚。两相压降随Re和宽高比的增大而增大，随分散相体积分数的增大而降低。相比连续相和分散相压降，界面压降所占的比重最高，并依据模拟结果，提出了圆管及扁平管内液-液Taylor流动的压降预测公式。

现代军用直升机经常执行特殊飞行任务，其机载电子设备具有功率大、瞬间振荡、高热通量等特点，使得环控系统的冷却需求呈指数上升趋势，进而制约着直升机的巡航功能和战斗性能的提升。针对直升机机载大功率电子设备的冷却需求，结合制冷剂、冷却液循环等子系统，搭建地面稳态试验台，针对蒸发器、冷凝器等关键部件进行了地面稳态试验。研究过程采用仿真与试验相结合的方法，开展了制冷循环中蒸发器、冷凝器等关键部件稳态仿真计算，且完成了蒸发器、冷凝器的换热性能试验研究，对所建立的仿真模型进行了有效性校核与参数修正。上述研究可为后续直升机液冷/蒸发制冷系统的关键部件设计提供一定的参考。

针对应用于高温储热场合的导热油砂石填充床储热，建立物理数学模型，采用数值模拟方法，重点探究在稳定热源和非稳定热源同时蓄放热工况下，蓄放热出口温度、斜温层厚度等参数。研究发现：传统蓄热罐同时蓄放热后期，换热功率较小，蓄热出口温度上升较慢；当蓄热罐内部传热工质结构相同时，净蓄放热流量越小，蓄热出口达到稳定的用时越长；同一净蓄热流量下，传统蓄热罐运行过程中斜温层厚度远远小于填充床蓄热罐运行时斜温层厚度；以热源为方波形式的周期性蓄热过程探究非稳定热源同时蓄放热。由于周期叠加性的影响，各工况每周期结束后放热出口温度上升，蓄热罐内斜温层的厚度逐渐增大，放热出口温度呈现周期性波动。

以永磁铁构建定磁场，进行外加磁场作用下熔盐射流冲击传热的实验研究，并得到Nusselt数Nu驻点关联式和径向分布。结果表明，在驻点区范围内，Nusselt数较无磁场作用时增大，传热得到比较明显的增强，而在壁面射流区，这种强化传热效果逐渐减弱。此外，当Reynolds数Re一定时，熔盐Nusselt数随着磁场强度的增加而增大，且驻点处强化传热效果最为显著。在Reynolds数Re=6400与磁场强度B=2800 Gs条件下，熔盐驻点Nusselt数Nu₀提高约6％，可见磁场作用对熔盐射流冲击传热具有一定的强化效果。

建立考虑传热耗散率和总泵功率的线性加权复合函数，在总冷凝率和总传热面积一定的条件下以复合函数最小为目标，对有机工质的管壳式冷凝器进行构形优化，得到最小复合函数和冷凝管最佳外径。结果表明：冷凝器最优构形与初始设计结构相比，总耗散率提高了10.70%，而总泵功率和复合函数分别降低了54.94%和6.46%。这说明复合函数牺牲了一定的传热性能，使得冷凝器流动性能显著提高，最终使得其综合性能得到提高。选择合适的冷凝管数目可实现复合函数二次最小化。将理论应用到有机工质管壳式冷凝器的构形优化中，为其结构优化设计提供了新的指导，这一方法可进一步推广到有机工质循环系统的优化设计中。

传统的数值模拟方法计算量大，计算时间长，很难满足现代工业发展的需求。以扁管管翅式换热器为例，采用适体坐标与最佳正交分解（POD）相结合的方法构建了低阶模型，在等热流边界条件下对扁管管翅式换热器中流动与传热过程进行计算，并将POD计算结果与有限体积法（FVM）计算结果进行了对比。结果表明：POD方法能准确地捕捉到不同数量参数变化情况下的温度场及速度场信息。对于3变量工况重构速度场及温度场的相对偏差平均值的最大值分别为1.90%、0.308%。采用POD方法在保证计算精度的前提下将FVM计算速度最大能提高3093.4倍。研究对于提高扁管管翅式换热器数值设计效率、拓展POD方法的工程应用领域有一定的理论参考价值。

为探究多级针-网式离子风散热系统的性能和针对多级离子风散热装置进行优化设计，提出一种多级针-网式离子风散热系统装置，研究多级级数、级间隙、放电电压对离子风最大风速和发热片的散热温降的影响。结果表明，在相同电压时，多级比单级散热性能更好，能把11 W的发热片降低到更低的温度，并获得更大的离子风最大风速。多级装置离子风最大风速可达2.6 m/s，能把11 W的发热片温度降到90℃左右，温降可达105℃左右，而单级只能降到110℃，温降约85℃。

多孔介质内部组成结构复杂，热质传递过程多变，如何针对多孔介质的微观孔隙分布特性，建立更加精准的分析模型，有待深入研究。基于表征单元体（representative elementary volume，REV）概念，提出了孔隙型多孔介质的两种微观物理模型，即空心骨架基元模型和实心颗粒基元模型，分别建立了相应的热导率计算公式。针对孔隙内的微观结构特征，采用分形方法，对两种基元模型进行了分形修正，更好地表征了微观孔隙结构。基于所建模型，进行了模拟计算，探讨了相关参数对多孔介质导热特性的影响。通过自主研发的实验装置进行了相关实验，验证了模型的准确性。

对带有质热源的方腔内流体传热传质进行数值研究。针对不同Ra、Nc、Sr和Df，探究对称方腔内流体传热传质的分岔特性。结果表明：存在临界Ra_c使流体流动形态发生转变，当Ra<Ra_c时，流体流线、温度场和浓度场对称分布；当Ra>Ra_c时，流体发生偏斜。增大浮升力，流体更易发生分岔现象。增强Soret和Dufour效应可增强传热对称性并增大流体发生分岔的临界Rayleigh数。

通过二维轴对称数值模型研究了空气等不凝性气体对蒸汽射流与过冷水直接接触冷凝行为和传热特性的影响。采用CFX中的欧拉-欧拉双流体模型，结合热相变模型计算蒸汽的冷凝量、组分传递模型计算混合气体中组分的变化量；喷嘴出口的气体质量流量为300 kg/(m²·s)，不凝气体含量在15%以内。结果表明，不凝气体阻碍了蒸汽与过冷水直接接触，形成热阻，恶化了冷凝传热，且热阻随不凝气体含量增加而增加；冷凝速率随不凝气体含量增加而减小；射流区长度随不凝气体含量增加而增加；不凝气体的存在，使水蒸气不能被完全冷凝，而剩余水蒸气的含量与初始不凝气体含量无关。

印刷电路板换热器换热性能好、紧凑性高，在超临界CO₂布雷顿循环等领域有着广阔的应用前景。本文通过数值计算，首先比较了湍流条件下15°～30°范围内不同波纹角对正弦波纹流道流动换热性能的影响，结果表明，波纹流道内的换热效果随波纹角的增大而增强（换热量最大增长了7.1%），且热侧的压降相对于冷侧增大更明显。其次，分节研究并分析了流道内不同区域的局部流动换热特性，发现了在热侧和冷侧入口区域各存在着1个大、小温差区，同时，需要对入口处进行合理的优化设计以减小入口处的压降。最后，进一步设计了一种“正弦波纹+直通道”的复合结构并初步探究了该结构的流动换热性能。

高超声速飞行产生的化学非平衡效应及其与表面结构/材料传热的相互作用，带来更为复杂的耦合对流换热特性，并造成用于气动热环境快速预测与评估的热壁修正方法适用性变差。针对上述问题，以碳氧离解环境碳基材料耦合催化加热为研究对象，在高超声速气动热与结构传热耦合数值模拟的研究基础上，进一步考虑化学非平衡效应和气固界面高温化学效应，分析耦合条件下飞行器对流换热特性，并根据耦合模拟结果提出了通过对气动加热按物理过程的贡献进行分解来改进热壁修正方法的新思路。

基于激光吸收光谱技术的气体浓度检测手段具有非接触、响应迅速和灵敏度高等优势，但在检测过程中气体对激光的吸收能力易受温度变化的影响导致浓度测量结果偏差增大。以水蒸气为研究对象，搭建了基于直接吸收光谱法的非常温条件（373～393 K）水蒸气浓度检测平台，提出了基于直接吸收光谱法的浓度反演修正方法。结果表明：修正后浓度测量值反演误差由原来最高35%降低至0.9%～3.5%范围内。

基于CFD软件建立了两种不同结构的方形微通道热沉，并对其进行数值计算，模拟得到热沉的温度场和压力场。在此基础上，研究了不同微通道分布方式、不同质量流率和不同热通量对热沉的温度、压降的影响，同时基于耗散理论对比分析来获得方形微通道热沉换热效果较好的优化方案，在固定边界热流条件下，耗散越小，换热效果越好。计算结果表明：随着质量流率的增大，热沉温度逐渐降低，进出口压差逐渐增大，PEC逐渐增大，耗散逐渐减小；随着热通量的增大，热沉温度逐渐升高，进出口压差逐渐降低，PEC逐渐增大，耗散逐渐减小。微通道分布方式为上层内切圆半径-下层外接圆半径分布时热沉的温度更低，PEC更大，耗散更小，传热效率更高。

内插扰流元件是一种可操作性强的管内强化传热方式，其强化传热机理主要是在管内诱导产生了二次流。在均匀壁温热边界条件下，对内插不同形状涡产生器管内层流流动与传热特性进行了数值分析。研究发现：在扭带基础上裁去部分面积相同的条件下，管内插等腰梯形涡产生器的换热能力最强，直角梯形涡产生器次之，矩形涡产生器的换热能力最差，管壁上的局部Nusselt数的峰值所在圆周位置及其大小与涡产生器形状有关，而不同形状的涡产生器对管内流动的阻力系数影响较小。插入涡产生器后，管内二次流强度参数Se和平均Nusselt数Nu均随Reynolds数Re的增大而增大，二者随Reynolds数Re的变化规律具有一致性。平均Nusselt数Nu与二次流强度参数Se呈幂函数相关，内插涡产生器管内的二次流强度决定了其对流换热强度。

动态热重分析（TGA）被用来研究大豆的热降解动力学，通过改变大豆热解时的升温速率（5，10，20和40℃/min）以及气氛条件（氮气和空气）探索了大豆在不同热解条件下的热解特性。并结合对相应热解条件下的动力学参数（表观活化能E_k）进行求解，探究了大豆的火灾安全性。结果表明，大豆的热解可以分为四个阶段：前两个阶段对应自由水和结晶水的脱除，后两个阶段对应主要成分（淀粉、蛋白质和脂肪）的次分解阶段和主要分解阶段。后两个阶段，由于氧气的存在，导致大豆的热分解出现了不同的历程，800℃时的残炭率降低。且与氮气气氛下热解相比，大豆在空气气氛下表现出更低的反应活化能和火灾安全性。

煤层气的开发是我国非常规天然气开发的重要环节，与常规天然气不同的是煤层气中甲烷主要以吸附形式赋存在煤的一系列纳米孔中。甲烷在煤粉颗粒孔隙中吸附行为的动态过程对煤层气的开发具有重要意义。实现了一种基于低场核磁共振技术在线测量煤粉吸附特性的实验方法，通过横向驰豫分布区别孔隙中含氢流体分布，定量表征游离气和吸附气含量。结果表明煤粉颗粒的甲烷吸附在核磁共振的横向弛豫图谱中呈现多峰分布，其中弛豫时间在0.1～1 ms的峰包含了纳米孔隙中甲烷含气量的信息。随着时间增加，甲烷气体逐渐转换为吸附态。通过不同压力下核磁共振的横向弛豫图谱，定量分析了甲烷在颗粒样品中随时间和压力变化的动态吸附过程，并得到了等温吸附曲线且符合Langmuir拟合模型。

旋风分离器对5 μm以下颗粒的分离效率有待提高。通过雷诺应力模型和随机轨道模型研究1 μm颗粒在超高旋风分离器内的浓度分布。结果表明细颗粒在上行流和准自由涡的重叠区聚集，形成浓度高峰。分析不同轴向位置和不同时刻的颗粒径向分布，发现其形成机制有二：一是高度与自然旋风长不匹配导致旋涡尾端扫壁，引起大量颗粒返混，然后在内旋流的分离作用下向外移动；二是下行流向心汇聚对细颗粒的裹挟作用。机制一对颗粒浓峰的贡献更大。大部分浓环颗粒在上行过程中会继续外移，汇入下行流后再次经受外旋流的分离作用，少部分颗粒在上行流或短路流的裹挟下逃逸。抑制颗粒返混是改善颗粒浓环的关键，可通过优化高度或增加内购件的方式实现。

采用壳层具有介孔结构的聚吡咯中空纳米微球作为填料，和聚氧化乙烯单体共混自由基聚合制备了混合基质膜。结果表明，聚吡咯微球与基质相容性较好，未见明显团聚现象和缺陷。混合基质膜的渗透系数随填料含量的增加先增大后减少，在0.5%处达到最大值，CO₂渗透系数增长31%；CO₂/N₂分离系数有所降低，CO₂/CH₄分离系数则变化不大。研究表明，由于聚合物链段对微球壳层的介孔填充，气体在膜内的扩散系数不升反降，渗透系数的提高主要是由于溶解度系数的变化，而这也导致了溶解选择性的变化，进而影响了分离系数。

化工过程普遍存在慢时变特性，在一个运行周期内慢时变参数的变化造成化工装置性能逐渐下降。为此，过程设计时需要按照慢时变参数可能的“最坏”影响对设计变量留出足够的设计裕量，在一个运行周期内通过操作逐渐释放，补偿慢时变参数的不利影响，且理想操作是保证到运行周期结束时化工装置性能恰好达到过程约束边界。本文对慢时变过程设计裕量的释放机制进行了分析，考虑含慢时变参数的全周期操作优化通用动态模型，通过最优控制的极小值原理求解该优化问题，建立了最优裕量释放轨迹和慢时变参数变化曲线之间的联系，从而证明最优裕量释放只与慢时变化工过程的运行周期有关。以乙炔加氢反应器为例验证了该裕量释放机制，对于慢时变化工过程，设定的运行周期越短，设计裕量释放越快，仅能获得较高的短期经济效益；反之，设定较长的运行周期，设计裕量缓慢释放，能获得更高的长期经济效益。

针对一类非线性仿射系统，提出一种在线估计切换时间的经济模型预测控制算法，并将其拓展到长周期控制过程中。有限时间内，将切换时间作为变量实时更新估计，确定最优的切换操作点，以保证每一时刻都可以在控制目标可达的前提下经济性能最优，避免了传统切换经济预测控制策略可能出现的控制目标不可达或经济性能较差的情况。进一步，将该策略作为单周期应用到长周期优化控制过程中，当系统受到扰动时，开始一个新的优化控制周期，实现优化模式与控制模式的灵活切换，同时可以及时应对扰动的出现。该策略保证系统的综合性能最优，仿真结果证明了方法的有效性。

由于在超声波声场中污泥微粒会发生分层现象，声互作用力使得微粒于超声传播方向相垂直的平面上发生凝聚，因此污泥厚度大小对超声波辅助热风干燥污泥特性有着重要的影响。通过实验的方法，对不同厚度污泥在超声波声场中的分层凝聚现象进行观察，发现污泥内部结构的分层现象随其厚度的增加而明显。研究了超声波对不同厚度污泥干燥过程中各时期干燥时长、干燥速率的影响效果，以及分析了湿分有效扩散系数（D_eff）随污泥厚度变化的情况。从实验结果中可以发现，在超声波功率小于135 W范围内，污泥厚度越大，干燥过程中第一降速期时间越长，干燥速率提升效果越差，而对恒速干燥期内干燥速率提升效果更明显；在5、10以及15 mm厚度的污泥中，10 mm厚度的污泥在超声波功率小于90 W的条件下总干燥时长降低幅度最大，干燥速率在各阶段提速也较快；污泥厚度越小，超声波功率对污泥湿分有效扩散系数影响越小，反之影响越大。

利用低温热能的热再生过程是热再生电池（thermally regenerative battery，TRB）系统的重要组成之一，针对TRB的产电和热再生过程，研究了使用再生电解液的TRB产电性能以及温度和强化传热传质措施对热再生过程的影响。研究结果表明，产电过程中，使用再生电解液的TRB最大功率为5.7 mW，比初始电解液的TRB（最大功率为6.5 mW）低14%；热再生过程中，提高温度可以明显强化热再生过程，采用玻璃球床和搅拌措施也可以有效提高热再生过程的性能。

为提高电动汽车退役动力电池在其全寿命周期内的利用价值，降低电池的使用成本，缓解环境污染，退役电池梯次利用具有十分重要的意义。考虑电动汽车退役磷酸铁锂（LiFePO₄）电池模组应用于电网储能场景，实验研究了退役电池模块的容量，充放电性能以及温度特性，同时为了最大限度地保证退役电池模块在充放电过程中的一致性，采用主动均衡，并对有/无均衡电池模组的放电电量、电压和温度进行对比研究。结果表明，将电池模块控制在一定的荷电状态（SOC）范围内进行充放电，可以提高电池模组整体的电热性能，延长退役电池模组的寿命，有效防止电池模块过充、过放以及热失控的发生。

采用沉淀聚合法制备了一系列聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-N-叔丁基丙烯酰胺-co-丙烯酸）（P-NIPAm-tBAm-AAc）水凝胶纳米微球（NPs），分散性好且粒径可控。通过调整配方，其水动力学直径可控制在71~304 nm之间，经动态光散射（DLS）表征，PDI值均小于0.1。由于电荷斥力的作用，亲电单体丙烯酸（AAc）的用量从5%增加到50%（摩尔分数），粒径从71 nm增大至219 nm；而疏水单体叔丁基丙烯酰胺（tBAm）的使用，使微球的粒径趋于变小；表面活性剂十二烷基磺酸钠（SDS）的量增大，NPs的粒径逐渐减小，最小可达71 nm。将所制备的NPs用于多肽（LEVLFQGP）的吸附，结果表明，吸附率随NPs粒径的减小而增大，并且与聚合物的配方有关，当AAc的摩尔分数为20%、粒径为128 nm时，吸附率为90%。经DLS表征，NPs的体积相变温度（LCST）为(20±2)℃，因此分别在35℃和5℃下对多肽进行吸附/解吸，5次循环实验后，吸附率降低小于7%。本研究探索了水凝胶纳米微球粒径的影响因素及粒径对目标多肽亲和性的影响，可作为制备尺寸均一、粒径可控水凝胶纳米微球的参考。

针对制冷类产品中隔热发泡层结构的设计问题，分析聚合物发泡过程的物理特性，提出了基于发泡过程参数演化的发泡层结构仿真模型，用于指导相关冰箱门体结构优化设计。结合聚合物发泡工艺的理论过程分析，提取并分析发泡层结构相关联的物理参数演化规律，提出其相应函数表达。通过文献调研及发泡工艺实际模拟实验，分别获取其相关物理参数的统计数据及实际表达，并基于CFD-UDF构建了发泡过程仿真模型，用于冰箱门体结构模拟分析。最后，结合某款冰箱门体结构，分析其发泡层成型状态及过程参数，验证了该发泡过程CFD-UDF仿真模型的有效性。

利用原位光学显微镜和计算模拟技术研究了材料生长界面微观浓度场对材料结构演化的影响。在电沉积法制备银颗粒中，通过调控电位在电解液中生成氧化银胶体粒子。在外加电场作用下胶体粒子在溶液中运动，进而带动溶质的定向迁移；通过外加电场控制胶体粒子迁移速度，调控生长界面溶质浓度分布。随胶体粒子迁移速度增加，界面传质增强，颗粒生长前沿扩散层变薄，浓度梯度变大，银颗粒形貌由球状纳米晶变为对称枝晶结构，生长速度由10 μm²/s 增大到60 μm²/s。最后结合格子Boltzmann模拟结果，验证了界面浓度场对银颗粒形貌演化的调控作用。

为了对海水淡化过程中的超滤膜进行清洗，利用超滤中试设备研究了反洗水和清洗药剂对超滤膜清洗的效果。分别研究了不同的反洗用水对于跨膜压差的影响，结果表明，清洗效果：淡水（自来水）>超滤产水>反渗透浓水。另选用不同的酸性清洗剂与碱性清洗剂进行清洗，结果表明，清洗效果：柠檬酸>草酸>盐酸>次氯酸钠>氢氧化钠，柠檬酸清洗效果最好，纯水透过速率可从283.24 L/(m²·h)恢复至571.56 L/(m²·h)。此外，实验证明碱洗+酸洗效果优于单独清洗效果，先用氢氧化钠清洗，再用柠檬酸清洗，纯水透过速率可从283.24 L/(m²·h)恢复至818.81 L/(m²·h)。本研究成果对于海水淡化过程中超滤膜的维护具有较好的应用前景。

采用原位生长法制备了MOF-199@氧化石墨烯（GO）纳米复合材料，并对聚偏氟乙烯（PVDF）支撑膜进行表面改性，以克服PVDF膜表面疏水性。通过界面聚合反应，制备了基于MOF-199@GO改性PVDF的聚酰胺复合荷电纳滤膜。采用XRD、SEM、TEM、AFM和zeta电位等手段表征了MOF-199@GO复合材料及MOF-199@GO改性PVDF聚酰胺复合纳滤膜的结构及微观形貌，并测试了MOF-199@GO改性PVDF聚酰胺复合纳滤膜的脱盐性能。结果表明：通过MOF-199@GO复合材料对PVDF支撑膜的表面改性，有效克服了PVDF支撑膜的疏水性，实现了表面聚酰胺薄层的均匀连续生长，荷电纳滤膜表面荷负电性能显著增强，其中经MOF-199@GO充分改性的复合荷电纳滤膜表现出优异的脱盐性能，对MgSO₄、Na₂SO₄、NaCl和MgCl₂四种盐的截留率分别达到了93.56%、93.04%、87.48%和87.11%。

为解决海水淡化过程中反渗透膜的污染问题，研究了基于正渗透策略的反渗透产水、模拟反渗透浓水、模拟海水不同的组合清洗和清洗时间对膜通量和截留率的影响。针对不可逆污染，研究了不同化学清洗药剂、浸泡时间、浓度对膜通量和截留率的影响。结果表明，正渗透策略清洗方式中，淡水/模拟反渗透浓水的组合清洗方式效果最佳，其归一化通量从9.48 L/(m²·h·MPa)提升至13.6 L/(m²·h·MPa)，截留率从80.59%提升至92.80%。此外，经质量分数为2%的柠檬酸溶液浸泡2 h后，再使用质量分数为1%的乙二胺四乙酸四钠盐和0.3%的三聚磷酸钠溶液浸泡1.5 h，其归一化通量从9.48 L/(m²·h·MPa)提升至14.3 L/(m²·h·MPa)，截留率从80.59%提升至96.27%。从SEM和AFM图可以看出，正渗透清洗策略并未对膜表面选择层造成损坏，且可以清洗膜表面的有机污染物和无机污染物，因此，应用这种方法对污染的反渗透膜进行清洗，可延长化学清洗周期，减少化学清洗剂用量，具有一定的工业应用前景。

以适合工业储热的复合无机相变储热材料硝酸盐（KNO₃、NaNO₃）和碳酸盐（Li₂CO₃、K₂CO₃、Na₂CO₃和CaCO₃）为相变组分，研究了4种不同配比硝酸盐相变组分和6种不同配比碳酸盐相变组分的热性能（熔点、潜热）差异，分别优选出一种熔融盐相变组分配比。利用多孔载体吸附原理，制备出两种最佳配比的复合熔融盐类储热材料，分析了储热材料在不同介质气氛中（Ar和air）分解难易程度，TG-DSC-MS联用测试的高温热分解产物表明，复合硝酸盐类储热材料在中温（300℃）储热时，物理化学性能稳定，安全性较好，但在高温（500℃以上）时易分解成NO和NO₂，且air气氛中更易生成有毒气体；而复合碳酸盐类储热材料在air中比在Ar中更易生成CO而影响储热过程中的安全性。