课题组动态丨课题组师生赴北京参加2025年中国工程热物理学会学术年会

2025 年 10 月 30 日至 11 月 2 日，2025 年中国工程热物理学会学术年会于北京九华山庄隆重召开。作为工程热物理领域的重要学术盛会，本次年会由中国工程热物理学会主办，中国科学院工程热物理研究所、轻型涡轮动力全国重点实验室和长时规模储能重点实验室联合承办，同时获得中国科学技术协会、中国科学院、国家自然科学基金委员会的指导，还得到了国内多所顶尖高校的联合支持。会议汇聚了来自全国高校、科研院所及工业界的 7000 余名专家学者，围绕工程热物理领域的前沿突破、技术难题与产业应用展开深入探讨，共话行业发展未来。课题组多位同学携最新研究成果参会并作学术汇报，在这场学术盛宴中展现风采、交流思想、收获成长！

博士生汇报亮点：深耕前沿，引领领域方向

博士研究生生：潘亚超

 

题目：《MOFs负载乙醇体系导热系数的分子动力学研究》

简介：汇报分享了负载乙醇分子的IRMOF-1和MIL-101(Cr)的导热性能分子动力学研究。模拟结果表明，随着乙醇分子负载数量的增加，两种MOFs/乙醇体系的导热系数均有所提高，且IRMOF-1/乙醇体系的提升幅度更为显著。微观机制分析表明，IRMOF-1具有规则均匀的孔道结构，能增强乙醇分子间及“IRMOF-1-乙醇”之间的吸引作用，共同抑制乙醇分子运动，从而显著提升导热性能；而MIL-101(Cr)因孔道结构复杂、“MIL-101(Cr)-乙醇”吸附作用距离有限，乙醇分子间吸引作用较弱，导热性能提升有限。此外，势能分布分析还发现MOFs结构中的金属原子和氧原子在热输运过程中起主导作用。

博士研究生生：何振

 

题目：《新型恒压释能压缩CO2储能系统动态调控研究》

简介：针对传统压缩CO2储能系统中，高压储罐放气时压力下降导致系统效率降低的问题，创新性地提出了一种恒压释能方案。我们利用CO2在拟临界区独特的物性变化，通过回收系统余热来加热储罐内的工质，从而补偿因工质流出造成的压力下降，实现了释能过程的近似恒压运行。研究结果表明，该方法能有效维持系统在设计工况附近高效运行，使储能效率较传统非调控工况提升了8.93%。

博士研究生生：马俊豪

 

题目：《太阳能驱动的热渗透-盐差发电多联产系统》         

简介：提出一种太阳能耦合热渗透-盐差发电的水电联产系统，通过实验和模拟验证了系统耦合的可行性，并探究了关键参数对系统的性能。通过协同利用太阳能和盐梯度能，实现了全天候的水电联产，为分散式、离网水处理提供了一种可扩展的解决方案。

博士研究生生：罗小松

 

题目：《聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）氨基解聚机理的理论研究》

简介：随处可见的塑料、木材、农作物秸秆等有机固体废弃物，可通过技术手段转化为燃料、高值化学品和功能材料，从而实现资源循环利用。这一途径不仅有助于缓解环境压力，也为循环经济提供了发展动力。然而，有机固废的热化学转化过程极为复杂且难以精准控制，其中涉及成千上万个并行或串联的化学反应。反应路径的多样性与产物形成的不可预测性，已成为制约该技术实现工业化应用的关键瓶颈之一。

博士研究生生：任繁

 

题目：《面向高热流散热的纳米流体错列微通道强化传热研究及其多目标优化》

针对高功率电子器件散热需求，系统研究了纳米流体在微通道热沉（MCHS）中的传热强化机制及多目标优化方法。通过设计三角扰流板结构，结合铜-水基纳米流体，采用计算流体力学（CFD）模拟与响应面法（RSM）分析了扰流板肋片高度，纳米流体流速、温度和体积分数对热沉性能的影响。结果表明：肋片高度从0 mm增至0.6 mm时，微通道最高温度降低6.74%，但压降增加5.3倍。纳米流体的引入通过增强导热系数和布朗运动效应进一步改善了散热性能，但高浓度纳米流体会增加流动阻力。此外，流速越大，温度越低，热沉散热越好，但是仍然会增加压降。最后基于RSM和NSGA-II算法的多目标优化得到最优解为肋片高度0.40 mm、纳米流体体积分数3.81%、流体速度1.77 m/s、入口温度283 K时，系统热沉平均温度、最高温度和压降分别为295.62 K、301.72 K和10357.69 Pa。研究为高功率电子设备的高效热管理提供了优化设计方法和数据支持。

研究生汇报亮点：攻坚破难，迸发创新潜能

硕士研究生：陈亚菲

 

题目：《sCO₂/ 有机工质布雷顿循环热解工况分析与调控研究》

简介：围绕 sCO₂/ 有机工质布雷顿循环的热解工况展开，聚焦 “双碳” 目标下能源利用效率提升需求，弥补非设计工况研究缺口。研究建立了含设计与非设计工况的循环模型，选取丙烷、丁烷与 CO₂组成混合工质，通过遗传算法优化，得出纯 CO₂、CO₂/ 丁烷、CO₂/ 丙烷系统最优热效率分别为 39.56%、42.13%、42.4%，混合工质优势显著。非设计工况分析显示，热输入减少 50% 时，系统热效率降 6.58%；环境温度升至 51℃时，热效率最大降幅 4.75%；工质分解率 10% 时，热效率降低 4.14%。通过分流比、轴转速等参数调控，可减缓性能下降，分解率 10% 时热效率最大提升 8.49%。研究明确了工况影响机制与调控策略，为循环系统稳定高效运行提供技术支撑。

硕士研究生：黄梦玲

 

题目：《太阳能驱动盐湖提锂的空间分离机制》

简介：提出了一种基于溶解度差异的多级空间分离结晶装置，将太阳能界面蒸发技术应用于盐湖提锂。该设计利用LiCl与NaCl饱和溶解度的不同，实现了“钠在内、锂在外”的径向分离结晶。实验表明，在处理15wt%高盐溶液时，Li⁺/Na⁺比值由0.5提升至16，分离效果显著。本研究验证了太阳能驱动下实现Li⁺/Na⁺高效分离的可行性，为可再生能源在盐湖锂资源回收中的应用提供了新思路。

硕士研究生：路竞洲

 

题目：《水平螺旋管内超临界LNG流动传热数值模拟》

简介：研究通过数值模拟方法，系统分析了超临界LNG在水平螺旋管内的流动与传热特性。研究过程中，将LNG物性近似为甲烷，并基于NIST数据库调用真实物性参数，建立了螺旋管与直管的几何模型，采用k-ω湍流模型进行求解。通过网格无关性验证，确保了计算结果的可靠性，并与参考文献数据进行了对比验证，偏差小于5%，模型精度较高。

硕士研究生：杨佳乐

题目：《基于拓扑优化的方形锂电池冷板设计与传热分析》

简介：针对车载锂离子电池散热需求，系统研究了冷板PCM耦合液冷的传热强化机制。引入了一种多目标拓扑优化方法，创新性设计了新型冷板。分析了入口/出口布置和加权因子(w)对拓扑结果的影响。结果表明：这些新型冷板能够保证温度均匀性和低流动阻力的双重要求，当w1为 0.8 的双入口和双出口拓扑冷板(Case-4) 在传热和流动特性之间达到了最佳平衡。单一变化入口流速对冷板的整体性能影响有限，尤其是在高的入口流速下更为显著。当入口速度达到0.03m/s时，四组冷板的流动传热性能达到极致，再增加入口流速的性能提升较小，但是此时的流动损耗更多，因此有必要液冷耦合PCM工作。在控制电池温度均匀性方面，双出口的冷板平均比单一出口冷板降低 37% 。在流动阻力方面，单一出口冷板产生的压降平均比双出口冷板降低 12.6 %。

硕士研究生：刘冉

 

题目:电场作用下R1243zf的起始热解机理研究

简介：研究聚焦于环保工质R1243zf在有机朗肯循环（ORC）系统中的热稳定性问题，通过密度泛函理论（DFT）计算，从微观分子层面揭示了外加电场对其起始热解机理的调控机制。研究发现，无电场时R1243zf的热解主要由低能垒的协同反应主导；而电场的引入会重构分子电子结构，虽抑制部分自由基路径，却显著促进主导的协同反应，使其能垒最大降低62.7 kJ/mol，从而在总体上加速了工质的热分解。该结论为评估工质在复杂电磁环境下的实际应用风险提供了关键理论依据，明确指出在工程实践中应避免R1243zf暴露于强电场环境，对保障ORC系统的长期安全运行与工质筛选具有重要指导意义。

硕士研究生:林巧

 

题目：《多热源协同的石油精馏低温余热ORC系统设计与多目标优化》

简介：研究构建了两种多热源ORC系统构型：系统一为单机组串联-并联结构，系统二在此基础上引入底循环，实现余热的二次回收。研究采用热力学建模与㶲分析相结合的方法，建立了系统能量平衡、㶲损评估及经济性模型，并以平准化电力成本（LCOE）作为经济性指标。通过参数灵敏度分析与多目标优化（NSGA-II算法），系统评估了不同工质与运行参数下的系统性能。

学术交流赋能成长，砥砺前行再启新程

本次参会期间，课题组同学不仅通过汇报展示研究成果，更在与全国 7000 余名专家学者的深入交流中，收获了关于系统优化、工程应用的宝贵建议，拓宽了学术视野，明确了后续研究方向。从基础理论探索到工程技术落地，从单一技术突破到多领域协同创新，同学们的研究成果充分契合 “双碳” 目标与能源转型需求，展现了课题组在工程热物理领域的研究积淀与创新活力。