最新刊期
      2025年第46卷第6期

      • 微通道液液两相弹状流传热的研究进展

        庄晓如, 李翔, 杨智
        2025, 46(6): 1-10. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.001
        摘要：高热流密度散热是当前微电子器件高效稳定运行的关键问题，微通道液液两相流动传热技术是一种有效的解决方案。综述了微通道液液两相流型的分类，其中弹状流相比于其他流型，具有显著的强化传热传质性能，是微通道液液两相流动中的重要流态。对微通道液液两相弹状流传热的研究进展进行了整理与分析，提出了当前研究中存在的科学问题：现有研究大多依赖于数值模拟方法，相关的实验研究相对较少；现有的数值计算模型通常简化了实际物理问题，且大多数未与实验数据进行对比验证；多数数值模型采用宏观数值计算方法捕捉两相界面，其对流场、温度场及界面传热传质的计算准确性仍需进一步验证；实验研究多集中于小通道，主要测定宏观尺度的全局数据，而对微观尺度下的局部和瞬时数据的研究较为缺乏。展望了微通道液液两相弹状流传热的未来研究方向。  
        关键词：液液两相流;微通道;传热;弹状流;多相流   
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        更新时间：2025-12-03

      • 基于热舒适性与电池温控协同的跨临界CO2汽车热管理系统

        张树铖, 任纪霖, 许翔, 牟连嵩, 陈彬, 殷翔, 曹锋
        2025, 46(6): 11-22. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.002
        摘要：新能源汽车热管理系统是保证热安全和热舒适性的关键，而电池热管理和乘员舱冷却强耦合，造成动态特性差。为此，本文针对某跨临界CO2汽车热管理系统进行研究，基于热舒适性与电池温度协同控制方法，通过在Amesim中搭建热管理系统及控制模型，对不同应用场景和工况下的热管理系统进行仿真分析，并与传统基于乘员舱温度的控制方法进行对比。结果表明：该热管理系统在各工况下能够迅速将乘员舱热环境和电池温度稳定在适宜范围，并具有良好的稳定性和较快的恢复速度，具有很好的抗扰动效果；同时与传统基于乘员舱温度的控制方法相比能够始终使乘员舱具有极好的热舒适性，验证了基于该控制方法的热管理系统的优越性。  
        关键词：汽车热管理;CO2;热舒适性;电池冷却   
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        更新时间：2025-12-03

      • 电池直冷热管理系统的动态建模及模型预测控制研究

        王家锋, 徐象国
        2025, 46(6): 23-33. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.023
        摘要：基于制冷剂直接冷却的电池热管理系统具有多干扰、强耦合及非线性特征，传统PID控制在电池温度调节过程存在超调现象且难以兼顾节能需求。基于第一性原理建立了直冷热管理系统的动态降阶模型，并利用实验数据验证了其线性化模型。基于该模型设计了一种线性时变模型预测控制（MPC）策略，并在电池冷却和WLTC驾驶循环2种工况下与PID控制进行对比。结果表明：在电池发热量恒定条件下，对比电池温度由50 ℃降至30 ℃的稳定时间，MPC控制策略为262 s，PID控制策略为965 s，同时MPC节约2.47%的能耗。在WLTC工况中，PID控制的温度波动较大，最大偏差为2.9 ℃，而MPC能够快速响应热负荷变化，稳定控制温度在30 ℃。2种控制策略的温度变化标准差分别为1.21 ℃和0.044 ℃，MPC策略在温度调节速度、能效及鲁棒性方面均优于PID控制。  
        关键词：电池热管理;直冷系统;制冷系统建模;模型预测控制   
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        更新时间：2025-12-03

      • 制冷剂相变对大容量锂离子电池温控的影响

        陈清华, 吴瑞龙, 季家东, 束凡
        2025, 46(6): 34-44. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.034
        摘要：为研究制冷剂相变对锂离子电池温控的影响规律，制定直冷系统散热方案，建立电-热耦合模型模拟电池生热，采用Lee模型模拟制冷剂相变过程。并利用实验对模型可靠性进行验证，误差在3%以内。对不同工况下的直冷系统进行数值模拟，分析口琴式冷板的不同边界条件、并联式和蛇形冷板的流道结构对直冷系统温控性能的影响。结果表明：2 C倍率工况下，直冷系统最高温度及温差分别比液冷系统降低7.12%和58.86%。蒸发温度从10 ℃升至20 ℃时，直冷板内部压差从45.74 Pa降至39.48 Pa，较低的蒸发温度可以促进制冷剂相变。入口处液相分数的升高有利于降低电池模组的最高温度，但会导致电池模组温差增大和液相制冷剂过剩。增加流道与电池底部有效接触面有助于电池散热，延长流道长度有利于制冷剂充分相变。  
        关键词：电池热管理;直冷系统;相变;流道   
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        更新时间：2025-12-03

      • 基于波浪形流道的内嵌式复合冷板结构优化与热管理研究

        蔡云翔, 孙钦, 张博博, 顾晓滨, 张衍俊, 董凯军
        2025, 46(6): 45-55. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.045
        摘要：高效的电池热管理系统对锂电池安全运行至关重要，本文设计了一种基于波浪形流道的内嵌式复合冷板，耦合了相变材料和液体冷却，可用于锂电池的热管理。针对热饱和相变材料恢复潜热的过程，提出一种可量化分析不同结构配置的潜热恢复性能、流动能耗和综合性能的评估方法，通过对比综合性能得出内嵌式复合冷板的最优结构配置（圆弧流形-圆形截面-双流道-横截面积36 mm2-圆弧角150°），并通过实验验证了数值模型的有效性。基于优化的冷板结构，使用面热源模拟了锂电池3 C倍率运行期间的产热，并研究了基于不同相变材料液相分数的液冷延迟启动策略对冷却效果的影响。结果表明：当相变材料液相分数达到0.6时开启液冷可以获得最好的温度性能，冷板侧面的最高温度为38.32 ℃，最大温差为1.66 ℃，液冷运行时间相比持续液冷模式减少50.50%。  
        关键词：内嵌式复合冷板;结构优化设计;相变;潜热;电池   
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        更新时间：2025-12-03

      • 电动汽车二次节流CO2热泵空调系统性能实验研究

        陈浪, 武卫东, 王烽先, 魏嘉祺, 张华
        2025, 46(6): 56-64. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.056
        摘要：为进一步提高CO2热泵系统性能，提出一种单级压缩二次节流串联气冷器的电动汽车CO2热泵空调系统。实验对比了二次节流系统与传统一次节流系统在不同环境温度条件下达到相同送风温度时的制热性能，并研究了在不同环境温度下系统制冷性能最优时的循环特性。结果表明：采用二次节流可有效降低CO2热泵系统能耗，提高系统COP，且环境温度越低，二次节流系统优势越明显；当系统送风温度为40 ℃、环境温度为-20 ℃时，二次节流系统功耗相比一次节流系统低256.1 W（降低15.4%），COP比一次节流系统高0.67（提高18.3%）。采用二次节流的CO2热泵空调系统，在-20 ℃的全新风环境下，系统送风温度为40 ℃时，制热COP为4.33；在43 ℃的全新风环境下，系统送风温度为23.6 ℃时，制冷COP可达到2.46，当室外环境温度超过35 ℃，系统制冷性能衰减较为显著。  
        关键词：汽车空调;CO2热泵系统;二次节流;系统性能;电动汽车   
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        更新时间：2025-12-03

      • 适用于宽温区的热泵空调系统可行性分析

        张家兴, 陈振国, 张策, 张宇, 王志朋, 侯焙然, 田华, 李敏霞
        2025, 46(6): 65-72. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.065
        摘要：随着全球变暖问题的日益严峻，传统低效率和高污染的供暖/供冷方式已经无法满足现行的环保政策要求。提出一种适用于建筑的宽温区制冷热泵系统。该系统采用非共沸环保工质，并将单级蒸气压缩技术与自复叠热泵技术结合，实现了在环境温度-20~40 ℃的供暖/供冷。选取沈阳作为应用地点，与传统R134a空调供冷与燃煤锅炉供暖对比，以验证系统的可行性。研究结果显示，通过热力学计算，新系统在单级制冷模式下的能效可达3~5.47；在环境温度为-20 ℃时，供热能效可达到1.81。通过实验验证，该系统可在-20~40 ℃稳定运行，且在蒸发侧油的温度为-20 ℃时，供热能效实验值可达到1.4。本研究旨在助力宽温区热泵空调系统研发进程，为推动绿色建筑发展提供理论依据。  
        关键词：非共沸混合物;自复叠循环;宽温区;热泵空调   
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        更新时间：2025-12-03

      • 金属和石墨烯基磷酸铝复合吸附剂及其吸附制冷性能

        张钰淇, 许闽, 李勋锋, 淮秀兰
        2025, 46(6): 73-81. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.073
        摘要：针对多孔吸附材料普遍导热性能较差的问题，利用金属和含碳材料的高热导性改善磷酸铝导热性能，将铜粉（Cu）、铝粉（Al）金属颗粒和纳米石墨烯片（GNPs）以10%、20%、30%这3种不同质量分数加入SFO型磷酸铝（AlPO-SFO）中，研究不同质量分数的各类高导热材料对磷酸铝吸附制冷性能的影响以及复合吸附剂的导热特性。实验结果表明：纳米石墨烯片是SFO型磷酸铝吸附剂最有效的热添加剂，添加质量分数为30%的GNPs可使吸附量降低37%，导热系数提高216%。  
        关键词：吸附式制冷;吸附剂;高导热材料;导热性能;吸附性能   
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        更新时间：2025-12-03

      • 补气增焓型涡旋式压缩机半经验模型建立与实验验证

        岳宝, 王龙炎, 曹昊敏, 吴志刚, 翁晓敏, 丁国良
        2025, 46(6): 82-89. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.082
        摘要：为了对补气增焓系统进行仿真和优化，需要开发计算快速、精度高、外推性好且数据需求量小的补气增焓型涡旋式压缩机模型，现有的模型均无法同时满足以上要求。基于物理机理建立了补气增焓型涡旋式压缩机的显式计算半经验模型，对压缩机的流量、功率和排气温度进行预测。吸气流量模型通过使用比热比对压比进行修正并与频率的二次函数项相乘得到；补气流量模型基于等容混合过程假设并通过扩充系数得到；排气流量等于吸气和补气流量之和；功率模型基于等熵压缩假设并使用高低压修正得到；排气温度模型基于漏热因子实现了对排气温度的显式计算。基于实验测试数据对模型进行验证，结果表明，模型具有毫秒级的计算速度，且能够准确预测压缩机的性能参数，对吸、排气流量预测的平均误差均在2%以内，对补气流量、功率和排气温度预测的平均误差分别在5%、3%和3 ℃以内；将模型应用在拟合工况范围外仍能得到合理的结果；模型拟合需要的数据量相比于已有的模型减少50%以上。  
        关键词：补气增焓;涡旋式压缩机;半经验模型;系统仿真   
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        更新时间：2025-12-03

      • 重力型与动力型分离式CO2热管的对比研究

        宋玉龙, 王文成, 佟振, 韩泽坤, 胡松涛
        2025, 46(6): 90-97. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.090
        摘要：为了改善分离式热管的工作性能并提高其不同条件下的适用性，动力型热管受到广泛关注。本文通过热管的2条并联下降管支路实现了重力型和动力型热管运行模式的切换，对比了2种驱动方式下热管的传热性能和运行状态。研究表明：当工质流经下降管支路1、支路2（泵关）以及支路2（泵开）时，热管的正常工作负荷范围存在显著差异。液泵的存在给管内工质的流动增加了阻力，泵关闭时，热管的传热极限降低，泵启动后，传热极限增大。在波动运行阶段，储液器无法起到气液分离的作用，当工质流经下降管支路2（泵关）时，相比支路1，热管的波动周期更长、波动幅度更大。在稳定运行阶段，储液器可以带来较好的气液分离效果。  
        关键词：分离式热管;传热性能;运行状态;液泵;储液器   
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        更新时间：2025-12-03

      • 制冷电子膨胀阀流量系数实验研究

        陈潇, 刘金平, 冯忠波, 康志军, 贺宇辰
        2025, 46(6): 98-104. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.098
        摘要：已有的电子膨胀阀流量系数关联式拟合的实验数据有限，导致在将关联式应用于不同口径阀门的流量系数计算时产生较大偏差。针对该问题，对电子膨胀阀的流量特性进行了实验研究。结果表明：阀门口径、阀门开度和过冷度为影响电子膨胀阀流量系数的主要影响因素。流量系数随阀门开度的增大而降低，在开度相同的情况下，具有大口径的DPF2.0阀比小口径的DPF1.65阀流量系数更大，且流量系数随过冷度的增大而增大。根据实验所得数据拟合出了考虑过冷度Tsub和流通面积A的流量系数关联式，应用所拟合关联式计算相对误差在±5%以内。  
        关键词：电子膨胀阀;流量系数;关联式;流通面积;过冷度   
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        更新时间：2025-12-03

      • 液冷充电线缆的冷却换热器性能研究

        陈梓宇, 刘金平, 丁二刚, 王馨雨
        2025, 46(6): 105-114. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.105
        摘要：本文提出一种应用于电动汽车直流大功率快充场景下的液冷充电线缆散热系统，以全氟己酮为液冷工质，蛇形微通道换热器为散热器，基于ε-NTU法和分布参数法建立液冷充电线缆冷却系统微通道换热器数学计算模型，通过实验进行模型验证，模型计算值与实验结果一致性较好。通过优化换热器两侧流量、换热器结构和布置方式，有效提高换热性能并减小功耗，采用并联28排管布置，枪头处冷却液温度降低1.81~2.49 ℃，充电线缆最高温度降低3.51~6.44 ℃，对液冷充电线缆冷却系统用换热器的设计具有一定的参考价值。  
        关键词：液冷充电线缆;微通道换热器;全氟己酮;优化计算   
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        更新时间：2025-12-03

      • 基于平行板电容器原理的智能除霜控制研究

        李光野, 赵松松, 刘斌, 刘创创, 王齐, 秦豪, 鲍勇
        2025, 46(6): 115-122. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.115
        摘要：针对蒸发器在结霜工况中出现“误除霜”的问题，提出一种基于平行板电容器原理的新型智能除霜控制策略，并建立蒸发器结霜-除霜过程平行板电容器数学模型，理论分析了空气/冰霜/水中间介质的占比对电容值的影响规律。电容值在结霜过程中呈线性缓慢增长，而在除霜过程中先升后降。以冷库蒸发器作为研究对象，构建了电容除霜控制系统，实验结果与理论分析电容值变化趋势一致。结果表明：32.0 pF与19.0 pF可分别作为除霜智能控制启停点；冷库中心温度波动幅度减少了12.0 ℃，除霜周期时间缩短约4 min，除霜效率提高约22%，除霜耗电量降低36.74%，制冷系统总耗电量降低19.8%。  
        关键词：平行板;电容器;除霜;控制策略;系统性能   
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        更新时间：2025-12-03
      • 黄志国, 孙志高, 沈天锋
        2025, 46(6): 123-131. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.123
        摘要：结合有机壳层和无机壳层的优点，利用“两步法”制备了二氧化钛-脲醛树脂复合壳层相变微胶囊（TiO2-UF@Tet微胶囊），研究了纳米TiO2对复合壳层相变微胶囊性能的影响。借助生物显微镜、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、能谱分析仪、差示扫描量热仪和热重分析仪等对相变微胶囊的形貌、化学组成和热力学性质进行研究。结果表明：通过“两步法”制备的微胶囊具有良好的复合壳层结构；随着TiO2添加量的增加，微胶囊的热稳定性不断增强，相变温度向低温方向偏移，相变潜热降低，导热系数增大；制备的微胶囊表面光滑，粒径分布均匀，平均粒径约为2.0 μm；最佳组分相变温度和相变潜热分别为3.1 ℃和168.5 J/g，包覆率和包覆效率分别为71.64%和69.08%；热循环100次后，相变焓趋于稳定，微观形貌良好，适用于空调系统蓄冷。  
        关键词：微胶囊;二氧化钛;脲醛树脂;复合壳层;蓄冷   
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        更新时间：2025-12-03

      • 含梯度TPMS骨架石蜡腔体凝固特性数值模拟研究

        马超富, 陈宝明, 见禹, 仲崇龙, 李鸿臣
        2025, 46(6): 132-140. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.132
        摘要：通过三周期极小曲面法（TPMS）构建均匀金属骨架和梯度孔隙率骨架。基于孔隙尺度，采用有限元方法数值模拟含金属骨架的相变材料的凝固过程，并与纯石蜡腔体的凝固过程进行对比，考察复合相变材料凝固中骨架结构的影响规律。对凝固过程中固液相变界面、整体液相率、瞬时固化速率、冷源壁面Nu、储冷性能等方面进行综合分析。研究表明：在相变腔体中加入TPMS骨架，对固液形变过程影响显著，其中孔隙率为0.78的相变腔体相比纯石蜡相变腔体凝固时间缩短94.10%，储冷速率提升12.98倍。在平均孔隙率为0.84时，孔隙率沿x方向增大，可加快腔体凝固，提升腔体传热效率，相比纯石蜡相变腔体凝固时间缩短93.50%，储冷速率提升12.60倍；相比相同孔隙率均匀TPMS骨架相变腔体凝固时间缩短12.23%，储冷速率提升15.30%。  
        关键词：相变储冷;TPMS骨架;梯度分布;有限元方法;传热系数   
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        更新时间：2025-12-03

      • 基于太阳能的适用于严寒条件的复温睡袋设计及实验研究

        王峙锴, 王瑜, 李好奇, 张中元, 盖怡冰, 白子熠
        2025, 46(6): 141-150. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.141
        摘要：为了应对严寒环境下伤员的失温症状，通过利用相变恒温材料ODE@CaF2MPCMs和Cu2O@n-C20在低温时发生相变放出热量，设计了一种基于太阳能的适用于严寒条件的伤员复温睡袋，并在此基础上进行了热水模拟热源实验和真人实验。结果表明：在热水模拟实验中，睡袋在环境温度为0、4、8 ℃，相变材料初始温度为40 ℃的工况下，1 h内37 ℃温水最终可以维持在约36 ℃，且在加热过程中，相变材料双侧分布比单侧分布具有更高的加热速率。在真人实验中，睡袋在环境温度为-5、0、5 ℃工况下，1 h内平均温度能维持在约35 ℃，且相变材料单侧分布比双侧分布具有更好的保温效果，最终平均温度约高出2 ℃；在环境温度为-15 ℃工况下，9 h内平均温度能维持在32 ℃以上。对睡袋内部的温度分布均匀性进行分析，单侧分布变异系数最大值为0.036，双侧分布变异系数最大值为0.053，2种分布下睡袋内部温度分布均较为均匀，其中单侧分布更加均匀。通过真实用户调研得到睡袋的保温性优秀，但便捷性仍需优化。通过多次在-5 ℃重复真人实验，睡袋在使用30次后恒温效果几乎不变，仅在30次时人体平均温度下降约0.05 ℃；睡袋成本约为400元，单次加热至40 ℃耗电约为0.24 kW·h。  
        关键词：伤员复温睡袋;严寒环境;失温症;隔热;保温   
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        更新时间：2025-12-03

      • 超声植冰用于外周血单个核细胞冻存的研究

        徐强, 李维杰, 彭正鑫, 丁伟, 林春燕, 申敬, 周新丽
        2025, 46(6): 151-159. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.151
        摘要：外周血单个核细胞（PBMCs）是重要的免疫细胞资源，但传统的慢速冷冻方法延缓了PBMCs的增殖，且导致T细胞亚群的损伤，因此急需开发新的冻存工艺，有效保护PBMCs的活性和功能。通过超声植冰的方式对PBMCs冻存工艺进行优化，使用流式细胞术对冻存后的PBMCs中的T细胞亚型进行分析。搭建了超声波植冰装置，通过超声波发生设备与程序降温仪相结合，实现了无接触式植冰。结果表明：引入超声植冰的冻存工艺对PBMCs的冻存效果优于常规慢速冷冻，PBMCs冻存后的活率和累计扩增倍数分别为94.97%和204.47，且初始T细胞（Tn）在冻存复温后占比高达18.35%。通过引入超声植冰对PBMCs冻存工艺的优化，提高了PBMCs冻存后的活率、累计增殖能力和T细胞亚型占比，为PBMCs的冻存提供了新的优化方案。  
        关键词：外周血单个核细胞;超声植冰;冷冻保存;T细胞;流式细胞术   
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        更新时间：2025-12-03

      • 加拿利海枣种子的低温贮藏特性研究

        吉爱玲, 何兰兰, 刘宝林
        2025, 46(6): 160-166. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.06.160
        摘要：为研究加拿利海枣种子、离体种胚的低温耐性及低温贮藏过程中的各项生理变化，将新鲜加拿利海枣种子干燥至25%、20%和15%含水量后，分别在-20 ℃和-196 ℃液氮低温保存。结果表明：完整种子和离体种胚的存活率均随含水量的下降而逐渐上升，干燥至11.6%含水量的种子和种胚生长率与未冷冻组无显著性差异。液氮保存完整种子和离体种胚生活力整体强于-20 ℃保存组。低温保存后，种胚的吸器部位受损程度较子叶柄部位严重，但这种损害不影响种胚的后续生长。干燥至8%含水量后，种子SOD活性较低于新鲜种子，CAT活性和MDA含量上升。低温保存后，种子的SOD活性、CAT活性均上升，MDA含量均下降，而干燥后种子MDA含量明显上升，表明过度脱水不利于加拿利海枣种子的超低温保存。加拿利海枣具有较高低温耐性，可在液氮条件下进行种质资源的长久保存。  
        关键词：加拿利海枣;低温耐性;超低温保存;种子贮藏   
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        更新时间：2025-12-03
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