本期头条

• 深低温氮气冷能梯级回收蓄冷系统研究

  管王锋;陈建业;张思博;宫子乔;谢军龙;

  液氮气化产生的深低温氮气蕴含可观显热冷能却常被浪费，现有氮气冷能回收还存在换热温差大、冷能供需时序不匹配、能量回收率偏低的问题。为此本文设计了一种从深低温氮气中回收显热冷能的回收系统，该系统采用冷能梯级换热、单相双罐循环蓄冷与新风制冷耦合系统的技术路线。计算分析了该系统流程的多种工况下运行的各点的状态，研究了冷媒循环、泵与风机效率、环境温度等因素对系统运行的影响，计算得到冷能回收效率为85.3%～92.5%的，且系统结构简单成本较低，有效解决了深低温氮气显热回收系统设计面临的问题。

  2026年03期 v.54 1-8+74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1414K]
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超导技术

• 航空超导单极发电机电磁与超导励磁特性研究

  张学峰;杨文将;闫炬壮;赵永奇;胡君同;白明亮;

  面向航空电动推进对高功率密度与功率可调的需求，本文针对超导单极发电机(Superconducting Homopolar Generator, SHG)开展电磁设计研究。首先，建立77 K液氮环境下的超导励磁磁体模型，基于E-J特性与T-A求解方法对比分析含腔体与无腔体两种结构的线圈性能，得到超导线圈的临界电流分别为97.28 A与102.04 A。随后，以实际临界电流为励磁约束构建SHG三维电磁模型，分析不同励磁电流条件下的气隙磁场与输出性能。结果表明，超导励磁在气隙磁场中占据主导地位，气隙磁密最高可达1.37 T,显著高于永磁部分1.04 T的贡献；在临界电流励磁范围内，输出功率随励磁电流由纯永磁励磁下的108.8 kW提升至临界电流条件下的378.1 kW。

  2026年03期 v.54 9-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1884K]
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• 混合励磁超导电磁支撑系统损耗与热特性分析

  康豪;方进;

  为分析并联式混合励磁超导电磁支撑系统中超导线圈的交流损耗与热稳定性，本文建立了一套ANSYS与COMSOL的联合仿真流程。首先在Maxwell中建立系统运动模型，提取系统在高速运行下(600 km/h)、恒定悬浮力(>54 kN)及不同间隙下(10 mm、15 mm、20 mm)下超导线圈周围的磁场数据。采用边界场法将该磁场数据导入COMSOL,基于H方程和均质化方法来计算超导线圈的交流损耗。并针对交流损耗最大的10 mm间隙工况，对超导线圈进行电磁-热直接耦合仿真，来分析其热特性。结果表明：超导线圈在77 K环境温度下，稳态最高温度仅为77.023 K,瞬态最高温度为77.026 K,远低于超导材料临界温度，具有充分的热安全裕度，不存在失超风险。

  2026年03期 v.54 16-22+58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1625K]
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• 高温超导变压器稳态电磁热力耦合分析

  冯浩晟;方进;

  高温超导变压器是未来电网的关键装备，其核心部件超导线圈在运行时承受着强烈的电磁-热-力多物理场耦合作用，这些物理场的分布与大小直接决定了变压器的性能与运行安全性。本研究建立了其二维轴对称模型，并对由双饼线圈组成的变压器高低压绕组进行均质化处理，以高效仿真电磁-热-力多场耦合问题。通过耦合电流模块、固体传热模块与固体力学模块计算获得了绕组的交流损耗与宏观电磁力，并分析了由热膨胀导致的位移。研究表明，优化带材组合可有效降低交流损耗，但不会降低电磁力；加装分磁环则能同时抑制交流损耗与电磁力。

  2026年03期 v.54 23-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 2271K]
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• 基于1D-CNN-Transformer神经网络的REBCO带材边缘临界电流预测

  王泽黎;高鑫;林超;万向;周锡忠;张恒;赵东;

  本文为解决REBCO超导带材切割边缘的临界电流密度(J_c)衰减问题，提出了一种基于室温形貌数据的预测方法。提出一维卷积神经网络与多头注意力机制的Transformer网络(1D-CNN-Transformer)的混合网络架构，利用室温下带材表面形貌信息预测切缝后REBCO超导带材边缘处J_c衰减行为。结果表明，所研究算法具有较高预测精度；未镀铜后的带材形貌数据相较镀铜后，具有更高精度。

  2026年03期 v.54 31-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1599K]
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低温/制冷技术

• 不同真空度下复合绝热材料低温吸湿及性能衰减特性研究

  谭力玮;李鸿延;苗蕊娇;高翔宇;黄永华;

  在低温流体运输与存储、航天器低温贮箱等应用场合，由硬质聚氨酯泡沫和多层绝热材料组成的复合绝热材料是常用的被动热防护方式之一。然而，绝热材料低温下的吸湿行为是影响其绝热性能的一个重要因素。为研究复合绝热材料低温吸湿后的性能衰减规律，本文设计并搭建了一套基于蒸发量热法的测量装置，实现了变湿度和真空度条件下对复合绝热材料绝热性能的准确测量。实验结果表明，低温吸湿会显著削弱材料的绝热性能。常压条件下，潮湿环境中的复合绝热材料热流密度相较于氮气吹扫保护工况上升了16.9%～43.4%,抽至高真空后，其稳态热流密度较干燥工况仍有16.77%～30.09%的增长。本研究结果可为非干燥环境下复合绝热材料的优化设计与工程应用提供实验依据。

  2026年03期 v.54 38-43+51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1812K]
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• LNG冷能制取低温冰工艺设计与优化

  石玉美;密叶夏;沈艳俐;姚云隆;王琳琳;

  液化天然气LNG中蕴含着巨大的冷量，LNG冷能用于制冰是其利用方式之一。本文利用上海五号沟液化天然气有限公司LNG气化中产生的冷量，在国内首次开展LNG冷量制取-30℃冰研究。用R23作为载冷剂，通过优化得到载冷剂离开制冰机的工作压力为700 kPa,解决了制取-30℃冰与充分利用LNG冷量之间的矛盾。优化得到载冷剂离开气化器的温度为-96℃,实现了降低了制冰装置的(火用)损失并能使制冰装置更好地适应LNG气化量的变化。全年每月的制冰量在4.18×10~7～1.353×10~8 kg范围内变化，制冰装置具有很大的适应性。全年总制冰量为1.01×10~9 kg。全年平均制冰功耗为0.446 kJ/kg,与传统压缩机制冰相比，每年可节省用电2.17×10~8 MJ。

  2026年03期 v.54 44-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 828K]
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• 变负载高算力芯片液冷板拓扑优化设计

  熊敏;李萌;丁晓红;杨建东;林传开;

  面向高算力芯片“低负载为主、短时高负载突发”的运行特性，开展了变负载工况下液冷板结构优化设计研究。构建同时考虑低负载与高负载工况的多工况拓扑优化模型，以两种工况下的换热量加权最大化为目标，在体积分数约束下获得兼顾低、高工况下的三种典型流道结构。结果表明，兼顾低、高负载优化流道在高负载阶段使芯片温差比低负载优化流道和高负载优化流道分别降低约26%和17.8%,同时最高温度也控制在与高负载优化流道相同的范围，且在全运行周期内泵功率也更低，说明该结构能够在实现高负载散热性能的同时兼顾温度均匀性与能耗。

  2026年03期 v.54 52-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1368K]
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• 服务器芯片液冷板流道设计与散热性能分析

  张月;陈刚;丁琴;

  冷板式液冷在服务器芯片散热方面具有明显优势。为进一步优化液冷板的散热效果，分别从液冷板的流道形式、冷却液的入口流速及冷却液种类三个方面，在芯片发热功率150 W的条件下，利用Fluent软件对液冷板冷却性能进行对比分析。结果表明：在方形、Y形、铜钱形三种不同流道形式液冷板中，Y形液冷板对应的芯片上表面最高温度与最大温差分别为60.31℃、21.11℃,压降为1 300 Pa,综合性能最优；冷却液入口流速为0.6 m/s时效果最佳；在冷却液品种选择方面，如综合考虑冷却能力与能耗，去离子水为最优选；以控制芯片温度为首要目标，Al_2O_3纳米流体为最佳。

  2026年03期 v.54 59-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 2114K]
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• 加速度场下喷雾冷却传热特性实验研究

  柳绪宇;绳春晨;李诗铸;叶楷;陈龙祥;

  针对运载装备电子设备在动态环境下的高热流密度散热问题，搭建了加速度喷雾冷却实验平台，系统研究了加速度对喷雾冷却传热特性的影响，并提出优化策略。实验结果表明：加速度对喷雾冷却传热性能的影响与喷雾流量密切相关。在流量充足、液膜铺展均匀的条件下，加速度会破坏液膜稳定性并缩短其在加热表面的驻留时间，从而抑制传热；而在流量较小、表面易产生干涸的情况下，加速度产生的扰动能够促进液膜更新与再湿润，从而增强传热性能。进一步研究发现，采用倾斜喷雾可有效改善加速度条件下的传热性能。在喷雾倾角为30°时，传热系数相较于静态工况最大提升约13%。

  2026年03期 v.54 67-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 2005K]
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• 热泵空调最佳蒸发及冷凝温度实验研究

  吴宏;王阳;严锦君;赵文彬;王佳韵;李康;胡家云;

  在热泵空调系统中，蒸发温度与冷凝温度的优化对系统性能的提升至关重要。本文提出一种基于一次回风系统模型的系统化方法，用于精确确定热泵空调系统的最佳蒸发与冷凝温度，并通过实验验证其有效性。研究表明，在夏季工况下，蒸发温度范围为-2～2℃、冷凝温度范围为57.1～61.8℃时，系统表现出优越的性能和较低的能耗；在冬季工况下，蒸发温度范围为-16～-12℃、冷凝温度范围为42.4～48.8℃时，系统同样实现高效运行。结果显示，一次回风系统理论模型与实际性能高度一致，出口温度计算值与实验数据偏差小于10%,证实了该模型在实际系统中的适用性。

  2026年03期 v.54 75-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 2061K]
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• 壁挂式房间空调器除湿再热技术研究

  代传民;孙萍;滕兆龙;魏文哲;孙育英;王伟;

  传统壁挂式房间空调器在室内除湿过程中不可避免地伴随显著降温，尤其在环境温度较低的工况下，室温过度下降，热舒适性降低。本文提出了一种在不改变现有换热器结构形式的前提下，实现除湿再热的壁挂式房间空调器方案。通过优化制冷剂流路设计，将室内换热器功能划分为两个区域：前段作为蒸发器用于空气除湿，后段作为冷凝器实现空气再热，并基于不同工况需求计算出两部分换热器的最佳面积配比。选取三种典型除湿场景对所提出的空调系统进行实验验证。结果表明，该方案能够满足多种除湿场景下的温湿度协同控制要求，且在不同运行条件下存在最优压缩机运行频率与电子膨胀阀开度组合，以实现最大除湿量。

  2026年03期 v.54 83-88+96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1527K]
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• R515B热泵(冷水)机组的设计及运行特性研究

  王林;罗晨;宋冠强;孟君;王剑飞;

  为探究新型环保制冷剂在热泵(冷水)机组的应用效果，建立了单级蒸气压缩式热泵循环的热力学模型并设计研制了R515B热泵(冷水)机组，实验对比了R134a与R515B作制冷剂时的机组运行特性，研究了蒸发/冷凝温度变化对R515B热泵(冷水)机组性能的影响。结果表明：相同工况下，R515B机组制热量为R134a机组的76%～82%,且COP略高于R134a机组；R515B机组冷凝温度每升高1℃,COP降低2%～2.5%;R515B机组蒸发温度每升高1℃,COP增加1.4%～1.6%;R515B热泵(冷水)机组蒸发器出口水温每升高1℃,机组的制冷量可提升4.2%～5.6%,同时冷热联供综合性能系数相应提高2.2%～2.7%;R515B热泵(冷水)机组的冷热联供综合性能系数远优于单供热水。

  2026年03期 v.54 89-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1932K]
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