- 荣命哲;吴益飞;杨爱军;孙昊;肖宇;杨飞;吴翊;王小华;
电力开关装备是实现电力能源调度、运行模式转换、各类故障切除的核心装备，是电力系统的安全卫士，一旦开断失败，将导致系统瘫痪甚至大面积设备损毁。电力系统的每次技术变革，电力开关装备都是一大瓶颈。西安交通大学荣命哲创新团队以电力开关装备科技自立自强为目标，在交流开关装备技术、直流开关装备技术、数字化设计及新一代开关装备技术3个方面取得了开创性成果。首先，颠覆被动等待电流自然过零开断的传统技术，化被动为主动，提出了电弧零区和电流零点主动调控的交流开断新方法，成功研制出550 kV/80 kA双断口断路器及全球首台31.5 kV/210 kA环保型发电机快速断路器，解决了超大短路电流开断难题；其次，颠覆必须外加装置强迫电流过零的传统技术，化电弧之害为利，首创电弧能量驱动的直流开断新原理，研制了4 kV/70 kA及10 kV/100 kA中压直流开关装备，占领了大容量直流开断技术领域国际制高点；最后，开发了多组分放电等离子体基础数据库和电力开关装备数字化设计软件，创建了开关装备数字化设计体系，并基于此研制了国内首台126 kV高压无氟环保组合电器及电压等级世界最高的800 kV智能开关装备，引领了电力开关装备环保化和智能化发展。面向未来电力系统发展，将继续深耕极端条件下的新型开断机理与数字化技术，致力于提升电力装备的经济性与可靠性，为构建新型电力系统提供坚实的技术支撑。
2026年04期 v.60 1-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 3335K] [下载次数：326 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 杨飞;孙晋茹;刁兆炜;吴益飞;孙昊;吴翊;张晋波;李刚;程立;荣命哲;
发电机断路器(GCB)作为百万kW级发电机组的关键保护设备，对于保障电力系统安全具有重要意义，但其开断技术仍面临短路电流巨大、直流分量衰减缓慢的严峻挑战。针对大容量GCB,系统地综述了其研究进展。首先，梳理了GCB的技术演进路径。压缩空气式GCB能够依赖强力气吹，但存在系统庞大、开断速度受限的缺点；压气及自能式结构的SF_6式GCB凭借优异灭弧性能成为主流，但面临温室气体环保替代压力；真空式GCB具有环保、快速介质恢复和长寿命优势，成为目前重要的发展方向。其次，针对关键技术研究现状，梳理了SF_6断路器中电弧特性仿真、介质恢复提升及气流场优化的相关研究；聚焦于大电流燃弧特性、电弧与电极相互作用及多断口均流机制；系统归纳了通过磁场调控与多断口并联技术攻克大电流开断的真空断路器前沿技术进展。最后，总结指出了大容量GCB研发领域中提升单断口开断极限、优化多断口协同控制并发展智能运维技术的未来发展方向，为形成全系列绿色产品、支撑新型电力系统建设提供理论参考与工程指导。
2026年04期 v.60 15-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 3343K] [下载次数：156 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李兴文;尹健宁;陈思磊;石桓通;汪倩;何胜;白晓康;
低压电器是构建新型电力系统的重要组成部分，随着新能源发电、直流工厂、数据中心等领域的快速发展，对其性能提出了更高要求。从数字化设计、先进测试技术、故障智能感知、直流断路器新产品研发等层面出发，综述了正泰集团-西安交通大学联合创新中心在低压电器数智化设计领域的合作研究与应用进展。在数字化设计方面，重点总结了空气开关电弧的磁流体动力学建模方法及其在灭弧系统优化设计中的应用。在先进测试技术方面，归纳分析了栅片电压测试、X射线成像诊断、电弧温度光谱测试等先进测试技术。在故障智能感知方面，总结了交、直流故障电弧和漏电的高精度智能检测方法，并介绍了交流故障电弧选线方法研究进展和用电安全故障检测方法的断路器集成技术。最后，介绍了低压直流断路器新产品的研发进展，并探讨了低压直流开断技术的发展趋势。工程示范应用结果表明，低压电器数智化设计已探索和实践出了一种新型高性能低压电器产品的高效研发模式。
2026年04期 v.60 29-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 3793K] [下载次数：171 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李博宇;郝治国;张康海;董嘉陶;郑玉平;薛众鑫;
电力变压器是电网中承担电能传输与电压调节任务的核心装置，其油箱内部电弧故障易引发燃爆甚至火灾事故，从而造成恶劣的影响甚至人员伤亡。业界工作者根据变压器内部电弧故障引发的非电参量特性的保护原理，开发了相应的保护装置。该类装置与电气量保护装置相配合，共同承担维护电力变压器安全稳定运行的重要职责。针对大型电力变压器，阐述了其内部电弧故障引发非电参量变化的物理过程及其内在机理；分类归纳了当前现场实际应用的非电量保护装置及其保护原理；梳理了现阶段针对变压器内部电弧故障引发非电参量特性开展的实验探究与仿真分析的研究现状，以及新型非电量保护装置的设计开发；总结了当前非电量保护原理及装置的不足与面临的挑战；展望了电弧引发的非电参量特性、新型保护原理和保护装置等方面的未来研究方向。该研究可为大型电力变压器新型继电保护技术的研究提供理论参考与工程指导。
2026年04期 v.60 42-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 2179K] [下载次数：276 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 史乐;刘未;成永红;
燃料电池作为关键能源装置，在未来能源体系中具有重要地位。膜电极(MEA)作为核心反应场所，其内部高效的质子(H~+)或氢氧根离子(OH~-)选择性传输至关重要。传统MEA主要依赖离子传导性聚合物实现离子传输，但普遍存在工作温区受限、成本高昂、化学稳定性不足等瓶颈问题。近年来，由于H~+/OH~-传导能力显著、原料来源广泛、化学稳定性高等优势，以二维剥离黏土、二维共价有机框架材料(2D-COFs)等为代表的新型二维纳米材料为构建高性能离子传输通路提供了新的解决途径。首先，系统介绍了本课题组在二维纳米材料离子(H~+/OH~-)传导机理方面的研究进展，重点阐述了通过精准调控二维纳米材料微观结构(如层间距、表面官能团、堆叠方式),构筑高效、稳定离子选择性传输通路的策略。接着，结合具体研究案例，展示了其在MEA关键组件中的创新应用，即利用二维剥离黏土构筑高性能质子交换膜(PEM)、采用二维剥离水滑石(2D-LDH)构筑阴离子交换膜(AEM)以及基于2D-COFs在催化层内构建高效的质子传输网络。最后，对二维纳米材料在未来高性能氢燃料电池膜电极中的深入应用潜力和挑战进行了总结与展望。
2026年04期 v.60 58-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 5387K] [下载次数：243 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 周峻;孙跃跃;李儒欢;冀承泽;付磊;吴锴;成永红;
可逆固体氧化物电池(RSOC)是一种能够灵活、高效地实现电能与燃料气化学能双向转换的关键技术，在可再生能源整合和能源存储领域具有巨大潜力，被视为构建电氢耦合能源系统的关键。西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室研究团队长期聚焦于RSOC电氢耦合技术，开展了一系列贯穿材料、电堆与系统层面的系统性研究。在材料层面，针对钙钛矿电极材料发展了原位出溶、熵工程、表面缺陷工程等创新设计方法，结合实验与计算探究了快速电荷转移、缺陷降低出溶势垒等电化学性能提升机制，实验结果表明，可逆固体氧化物单电池的电转氢效率超过90%;在电堆层面，探究了模式切换过程中反应物比例、温度、压强等因素对RSOC动态性能的影响机理，改善反应物分布、引入模糊控制器等优化措施将电流超调抑制99%以上，有效减轻模式切换动态过程的功率波动并提升长期运行稳定性；在系统层面，整合电能、热能、化学能等多重能源，构建了以RSOC为核心的电氢耦合能源系统，使用分段线性化方法优化RSOC的输入输出模型显著降低了计算复杂度，引入RSOC的热备用与停机状态使系统运行成本降低24%。未来，该技术有望在可再生能源消纳、电网调峰、储能等领域得到广泛应用，推动构建清洁低碳、安全高效的能源体系。
2026年04期 v.60 72-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 2355K] [下载次数：309 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李梦杰;何雅玲;杜燊;
塔式光热发电是推动我国能源结构清洁转型的重要技术之一，尤其在太阳能资源富集的西北地区具备大规模应用的潜力。然而，该地区特有的频繁云遮、强风及沙尘等复杂气象条件，制约了光热电站聚光集热过程的效率与运行稳定性。聚焦西北特殊环境下塔式光热电站的聚光集热特性，系统综述了云、风、沙3大因素的影响机理与性能的提升策略。首先，针对云遮，分析了瞬态能流引发的热冲击与效率损失问题，总结了基于人工智能的实时瞄准策略和熔盐流量协同控制方法；其次，面对大风，阐述了风致定日镜型面与跟踪误差的成因，并探讨了风场对吸热器对流损失及启动过程的影响与抑制技术；再次，对于沙尘，分析了镜面积灰对反射率的衰减机制，归纳了定日镜积灰防控与智能清洗策略等性能提升技术；最后，展望了融合气象预测与人工智能的自适应调控、全镜场风载实时监测、高效抑尘与智能运维等未来重点发展方向，以期为增强塔式光热电站在我国西北地区的环境适应性与运行经济性提供理论参考与工程指导。
2026年04期 v.60 84-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 2365K] [下载次数：573 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘晋辉;徐占伯;吴江;郭王懿;简禧彦;管晓宏;
氢电互补是实现我国“双碳”目标的必然之路，然而氢能引入综合能源系统后，氢、电、冷、热、可再生等多种能源耦合使得零碳能源系统结构设计、运行优化以及控制的复杂性大幅增加。西安交通大学管晓宏教授团队在国家“双碳”目标指引下，在零碳能源系统结构设计、面向零碳运行的优化方法、能碳协同管控技术3个方面取得了开创性成果。首先，设计了氢赋能零碳能源系统供-储-需协同的新结构，提出了氢赋能零碳能源系统规划方法，支撑了百余个建筑或工业园区，数据中心等用能场景的零碳能源系统的最优规划。其次，针对能源系统中存在的供需随机特性以及跨时间尺度差异问题，从计算架构、不确定性建模与动态调度机制切入，提出了一系列创新性运行优化和能碳管理方法，在国际学术前沿取得了系列开创性成果。最后，开发了高效协同、适时交互的智能感知-弹性通信-自主计算-协同优化一体化平台，应用于榆林零碳分布式能源中心，实现系统年化运行成本降低超36%,将每吨标煤能耗碳排放降低至0.19 t,引领了能源系统的绿色化、智慧化发展。未来，氢赋能零碳能源系统在结构设计、运行优化和协同管控3个方向上仍需探索，其技术突破与工程落地将会是能源行业绿色变革的关键。
2026年04期 v.60 99-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 4858K] [下载次数：613 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李瑞雄;张宇飞;郭子奥;王焕然;席光;殷尧;孙昊;蔡旭超;孙旭杰;
压缩空气储能技术是减少弃风弃光，实现电能大容量与规模化存储的关键支撑技术。然而，受限于系统热管理效率低、热压协同失配等本征性短板，致使系统整体运行效能与经济效益受到显著影响。为此，西安交通大学先进储能团队通过融合抽水蓄能的高效能量转换特性与压缩空气储能的低成本优势，提出一种基于液气两相工质的复合压缩储能新架构，该技术以气-液两相工质为载体，利用水力设备作为电能-势能转化设备的同时，通过液气界面强化热质交换实现储能介质(空气)的近等温压缩/膨胀，从而有效抑制由热力学不可逆性导致的可用能损失，实现系统运行过程能量高效存储与释放。实验结果表明，所提液气复合压缩储能系统具有储能密度高、压缩效率高与地理依赖低等优势，其能量存储密度是抽水蓄能的3倍以上，系统循环效率比传统压缩空气储能技术提高超过20%。目前，液气复合压缩储能技术在系统拓扑结构优化、液气耦合储/释能关键装备设计、高压储能装置制造等方向已取得阶段性进展，并在山东泰安、江西九江等地相继启动工程示范项目。该技术的规模化应用将为缓解弃风弃光压力、平抑电网负荷波动提供重要技术支撑。未来研究将重点围绕系统集成协同调控、关键装备性能强化与低成本制造工艺突破等方面展开，以推动其进一步成熟与工程化，进而为提升可再生能源渗透率与整体利用效率，提供具备可行性的系统解决方案。
2026年04期 v.60 115-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 2518K] [下载次数：506 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 任省栋;贾晓晗;彭学院;
高压/超高压压缩机是氢能、热等静压、超高速风洞等诸多领域的核心动力装备。针对超高压气体增压面临的安全性、可靠性及高效性挑战，西安交通大学彭学院团队从超高压增压热力过程基础理论到产品研发关键技术进行了全链条的研究。通过含气液压油可压缩性对压缩机热力过程影响的研究，修正了压缩机容积效率计算方法；通过极端载荷下密封结构泄漏机理与摩擦学特性的研究，获得了密封环磨损量的影响规律；通过压缩机运行状态识别方法的研究，形成了多种无损动态p-V图获取方法。基于上述核心技术突破，该团队成功研制全自主知识产权的90 MPa氢气压缩机，较国内外同类型产品，排气温度低20℃,容积效率提升15%以上；实现了320 MPa级超高压氮气增压装备的国产化并确定服役于某国家大型实验装置；开发了高压/超高压压缩机无损健康管理系统，并成功应用于北京冬奥会加氢站。面向未来，将进一步向更高压力、更宽工况、智能运维与寿命预测等方向深化研究，推动我国高端气体增压装备的自主化与产业化发展。
2026年04期 v.60 128-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 2825K] [下载次数：269 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王盛;李志峰;李海鹏;杨尚晖;谢宇鹏;李捷;
硼中子俘获治疗(BNCT)作为一种二元靶向放疗技术，以“高选择性、高效杀伤、低正常组织损伤”的特点受到广泛关注。随着紧凑型加速器中子源技术的成熟发展，BNCT正逐步摆脱对核反应堆的依赖，向临床实用化、装置小型化方向快速迈进，同时也对系统性能提出了更高要求。基于加速器的BNCT(AB-BNCT)技术高度依赖于加速器、中子转化靶以及个体化治疗计划系统三大核心子系统的协同发展。围绕上述子系统，结合西安交通大学硼中子俘获治疗技术团队的具体产品研发案例，综述了AB-BNCT系统的研究与应用进展。在高性能加速器研发方面，着重分析了射频直线加速器、回旋加速器和静电/串列加速器的特性以及在BNCT中的应用情况。在中子转换靶设计方面，重点探讨了靶系统的氢鼓泡问题和散热问题，并总结了相应的解决方案。在个体化治疗计划系统的开发方面，归纳了BNCT计划系统的研究与应用现状，全面介绍了西安交通大学硼中子俘获治疗技术团队在个性化体素模型建立与剂量验证等问题上提出的全流程自主化解决方案。展望未来，BNCT技术将朝着紧凑型、标准化及适应症拓展等方向持续深化，其发展仍需加速器物理、核技术、医学物理、药学及临床医学等多学科更紧密的交叉与融合。
2026年04期 v.60 140-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1711K] [下载次数：410 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 丁向东;李苏植;李恒;张祯;孙军;
材料中广泛存在着不同类型的微观界面，界面的相对滑动伴随着晶格匹配、局域钉扎等诸多方面的演化，将诱发丰富的界面动态效应，对材料的力学行为产生重要影响。如何调控界面的动态演化行为以大幅度提升材料的力学性能，一直是领域内研究的难点和热点。西安交通大学孙军、丁向东创新团队以实现材料的超常力学行为和高性能化为目标，提出了界面“接触品质”新概念并给予了定量表征，从“接触界面、晶内畴界面、晶内滑移面”3个方面，研究了接触品质主导的界面动态演化中的微观机制，取得了开创性成果。首先，提出了“接触品质”新概念，揭示出二维材料奇特摩擦行为的微观机理，进而利用面内应变大幅度调控摩擦力，实现了二维材料的超润滑；其次，发现梯度应变能够降低晶内界面的接触品质，诱发畴界或相界的连续翻转，在低韧性金属和脆性陶瓷材料中实现了具有可回复性大应变的超弹性；进一步，利用加剧的化学成分起伏增加位错滑移面接触品质，显著降低了位错滑移的平均速度，在纳米晶合金中实现了超高强塑性；最后，展望了接触品质这一概念在设计材料力学性能中的前景。该文以界面接触品质概念为切入点，发现和揭示了一种获得材料超常力学效应的新途径。
2026年04期 v.60 151-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 2816K] [下载次数：71 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李帆;赵升吨;王永飞;朱成成;陈开达;范淑琴;写旭;李靖祥;韩冬;杨延涛;周路;
针对火箭发动机壳体、封头和民用高端装备中大型回转薄壁件制造面临的芯模成本高、拼焊强度低及成形效率低等瓶颈问题，提出了一种对轮主动旋压成形新工艺。该工艺首创旋轮与主轴双伺服协同驱动机制，通过内、外旋轮主动旋转替代传统芯模，基于塑性变形力学模型揭示了成形过程中的材料流动规律，并推导出旋轮与主轴转速的匹配函数。通过正交试验优化壁厚减薄率、进给比等关键工艺参数，构建了涵盖直壁筒体、槽轮、风机集流器、封头和液化天然气气瓶等5类典型构件的工艺数据库。在此基础上，自主研制了多动力源协同控制的全电伺服对轮主动旋压装备，在国内首次实现了最大加工直径为2 100 mm的对轮主动强力旋压设备研制及其工艺试验。研究成果已成功应用于运载火箭发动机壳体及各类民用回转构件的生产，不但解决了大直径薄壁件的“无模化”制造难题，而且在近3年里累计创造出可观的经济效益，显著提升了我国高端装备制造的自主化能力。
2026年04期 v.60 162-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 3810K] [下载次数：275 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 杨文龙;袁奇;江生科;
针对大功率汽轮机主汽阀在频繁调峰运行中因热力耦合作用易发生变形卡涩，进而影响机组安全性的问题，综合考虑温度梯度与蒸汽流动压力对阀门变形的影响，建立了基于多重参考系与三维有限元的流-热-固耦合模型。采用接触算法处理阀壳与阀杆间隙的接触问题，并应用重叠网格方法模拟阀门快速关闭过程中阀杆的动态运动特性，实现阀门结构强度与接触间隙变形的瞬态计算及分析。研究结果表明：在阀门全开的稳定运行工况下，阀杆和阀壳的最大等效应力分别为376和323 MPa;冷态启动、停机及快速关闭过程中，阀壳与阀杆的最大等效应力分别为414、225、265 MPa和102、141、170 MPa,均满足材料强度设计要求；各工况下阀杆与阀芯间隙均呈不对称分布，其范围在0.56～1.04 mm,且均未发生接触干涉，阀门无卡涩现象。研究所建模型能够准确预测多场耦合下阀门的动态响应与间隙特性，为汽轮机主汽阀的强度评估与防卡涩设计提供了可靠依据。
2026年04期 v.60 175-186页 [查看摘要][在线阅读][下载 3885K] [下载次数：116 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李伟业;文思果;丁莹;綦芮;袁奇;李浦;
针对太阳能光热汽轮机中低压转子在冷态启动过程中的应力集中问题，通过有限元建模与混合残差编码网络(HRENet)相结合的方法，开展了瞬态热固耦合分析、应力预测及优化研究。首先，建立了转子有限元模型，模拟冷态启动工况。其次，提出一种新型HRENet模型，用于精准预测不同启动参数下转子应力集中点的应力。最后，通过启动优化与结构优化降低转子应力。其中，启动过程的划分和优化是基于初始温度、升速率、初始升温时间和温升率4个参数；结构优化则采用自适应多目标方法对转子中心打孔进行设计。研究结果表明：最大温度应力出现在第1级叶根槽倒圆角位置，这主要源于该区域的高温度梯度；与人工神经网络、卷积神经网络、残差神经网络和Transformer模型相比，HRENet的综合加载等效应力预测平均绝对误差分别降低了65.23%、78.01%、88.23%和85.65%,均方误差降低了82.13%、90.43%、98.94%和96.22%,从而显著提升了预测精度；启动优化结果发现，温升率对应力影响最大，同时启动时间缩短了23.08%,危险点应力降低了5.3%;结构优化后，第1级叶根槽倒圆角应力分别降低了33.33%和28.43%。该研究可为光热汽轮机转子的安全运行与优化设计提供有效方法。
2026年04期 v.60 187-198页 [查看摘要][在线阅读][下载 2602K] [下载次数：111 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李德昊;陈九如;冀大伟;陈钢;李浦;袁奇;
针对汽轮机组轴系动态响应特性的快速预测问题，通过有限元建模与混合卷积神经网络(HCNet)相结合的方法，开展了轴系动力学响应的灵敏度分析和预测。首先，基于虚拟材料法建立了考虑联轴器不对中刚度特性的汽轮机组轴系有限元模型；其次，考虑联轴器参数不确定性，针对联轴器转动惯量、质量、平行不对中量与角度不对中量4个参数，采用拉丁超立方采样方法，计算了不同参数组合下的轴系动力学响应并开展了Sobol灵敏度分析；最后，提出了一种新型HCNet模型，实现了轴系频响特性的高效预测。研究结果表明：振动响应峰值对角度不对中更加敏感，其在添加一阶、二阶不平衡量下的一阶灵敏度指数与总灵敏度指数分别为0.50、0.48与0.60、0.65,均显著高于其他参数。新型HCNet模型预测的轴系频响特性，其精度显著优于卷积神经网络、残差神经网络和Transformer这3种经典模型预测的轴系频响特性。该研究可为汽轮发电机组轴系动力学响应的快速预测与故障诊断提供理论支撑和分析方法。
2026年04期 v.60 199-209页 [查看摘要][在线阅读][下载 2725K] [下载次数：121 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李亚楠;王春玲;石亚雯;齐润生;李增耀;
针对传统均热板孔径单一及孔道不规则的吸液芯难以兼顾毛细压力和渗透率，从而导致高热流密度下蒸发段液体供应能力不足，进而限制均热板传热极限的问题，将有序微纳面心立方多孔结构引入热管散热领域，制备了一种以超亲水铜反蛋白石多孔结构为吸液芯的均热板。首先，以自组装蛋白石结构为模板，采用电化学沉积法制备有序面心立方反蛋白石，并将其独特的大连通孔及小烧结颈相耦合，得到高毛细压力和高渗透率的多孔结构；然后，采用超疏水微纳铜作为冷凝段表面，实现了高传热系数珠状凝结和跳滴回液；最后，封装蒸发段、冷凝段并抽真空、充液，制备得到均热板。采用自主搭建的测试系统对所制备均热板的传热特性开展实验研究，结果表明：该均热板在以去离子水为工质、充液率50%的条件下，散热能力大于244 W/cm~2,最低总热阻为0.145 0℃/W,最低均温热阻为0.026 7℃/W,相较于传统均热板，传热极限更高。该研究揭示了有序多孔结构在提升均热板传热极限中的关键作用，为更高热流密度的电子器件散热提供了极具潜力的解决方案。
2026年04期 v.60 210-217页 [查看摘要][在线阅读][下载 2094K] [下载次数：139 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 姜东;陈满;张富;张楠楠;程玉霖;冀文涛;陶文铨;
针对制冷工质R245fa在高温热泵和有机朗肯循环系统中换热效率低的问题，对其开展了304不锈钢管外冷凝和沸腾换热性能的实验研究。以两根冷凝强化管(二维管C1和三维管C2)和两根沸腾强化管(沸腾管E1和沸腾T型管E2)为对象，研究了冷凝温度为50℃、蒸发温度为30℃条件下，不同管型结构对不锈钢管强化相变换热性能的影响。研究结果表明：对于冷凝换热较好的三维管C2和沸腾T型管E2,当流速为1.0～4.0 m/s、热流密度为20 kW/m~2时，其总传热系数均在2 500～3 200 W/(m~2·K)之间，管壁热阻占总传热热阻的比例为30%～40%;管外不锈钢管翅片的管型对冷凝和沸腾换热性能有较大影响，冷凝三维管C2和沸腾T型管E2的换热性能均表现较好，C2管的总传热系数和管外传热系数分别比C1管高了5%～7%、 3%～8%,E2管的总传热系数和管外传热系数分别比E1管高了22%～32%、 27%～38%。该研究可为高温热泵和有机朗肯循环系统中蒸发器和冷凝器的设计与优化提供重要参考，有助于提高系统的换热效率和整体性能。
2026年04期 v.60 218-226页 [查看摘要][在线阅读][下载 2086K] [下载次数：223 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李世涵;张超才;张垲垣;李志刚;李军;
针对双层壁冷却结构在燃气涡轮高曲率静叶前缘区域的应用效果不佳和流动机理不明晰的问题，基于全覆盖气膜冷却的GE-E~3静叶建立了前缘双层壁结构(LEDWS)静叶模型，研究双层壁结构对静叶流动及冷却压力损失特性的影响。采用Fluent流热耦合方法，在3.0%、4.0%、5.0%的前缘冷气质量流量比下对比研究了两种静叶的冷却和压损性能，并通过流线图剖析流动机理；针对LEDWS静叶，研究了上述性能在6个吹风比下的变化趋势。结果表明：试验工况(质量流量为4.0%)下，相比GE-E~3静叶，LEDWS静叶的冷气压损提高了50.6%,但叶栅总压损失仅提高0.7%,前缘区域综合冷效可以达到0.81,提高了20.9%;双层壁结构的冲击特征引起冷气动量大幅下降，同时冷气流动角度变化也导致气膜孔入口更大的堵塞涡，因此冷气压损提高，进而又引起吹风比下降，导致大部分区域冷气抬升角度减小，前缘下游冷气出流易受上游冷气形成的湍流卷吸而脱离壁面，但吹风比的下降会加快上游冷气的湍流耗散从而减弱卷吸效应，最终造成气膜冷效提高，结合增强的内部换热，LEDWS静叶的综合冷效提高；LEDWS静叶前缘综合冷却随吹风比增加而递增，最终稳定在0.84左右。
2026年04期 v.60 227-238页 [查看摘要][在线阅读][下载 4840K] [下载次数：124 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 朱礼亚;牟欣语;普京;闫茂德;蒋东华;
为有效解决资源受限环境下不同权限等级用户的差异化隐私保护问题，提出了一种结合图像频率分类和分块压缩感知的图像加密算法。首先，将明文图像分块后进行离散余弦变换(DCT),利用Zigzag扫描将各图像块的DCT系数矩阵转换为包含不同频率分量的向量，完成频率分类；其次，提出了考虑图像特征的自适应阈值稀疏化方法，针对不同频率进行阈值稀疏化处理；再次，设计并利用改进的二维混沌系统构造测量矩阵，对各频率分量分别进行压缩测量，将测量结果重组后经过二次加密生成密文图像；最后，不同权限等级的用户利用对应的密钥获得差异化的解密图像，从而实现基于权限等级的图像信息分级保护。研究结果表明：该算法可为高、中、低3个权限等级用户提供具有显著差异的解密图像。在保证安全性的同时，压缩性能提升约7～12 dB,时间开销减少了38%以上，处理效率显著提高。所提算法适用于资源受限环境下的图像快速处理，能够有效实现面向多用户的图像安全分级保护。
2026年04期 v.60 239-249页 [查看摘要][在线阅读][下载 3672K] [下载次数：105 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 许微微;黄晓勇;郑红梅;陈科;陶涛;梅雪松;
为了提升进给系统在高速点对点运动中的加工效率和定位精度，针对系统在高速运动过程中易受到运动指令的频谱激励而产生的显著振动问题，提出了一种考虑时频特性的运动规划方法，实现高速低振动的运动指令生成。该方法构建了基于时间的5次B样条表达的运动指令，将运动指令的时频特性融入到运动指令规划中。在此基础上，利用短时傅里叶变换推导了加速度运动指令在不同时间段内频谱分量的解析表达式，并结合系统的共振频段构建了运动指令频谱分量约束方程。通过建立考虑振动抑制的时间最优运动指令规划模型，并结合运动学约束和加速度指令的时频谱分量约束，生成高速低振动的运动指令。数值仿真表明，所提出的方法能够显著降低诱发系统共振的频谱分量幅值，改善运动过程中的动态特性。柔性悬臂梁进给系统的实验结果表明，与S形及非对称S形速度规划方法相比，即使存在建模扰动因素下，所提方法仍可实现使系统振动降低50%以上，同时总定位时间缩短超过40%。
2026年04期 v.60 250-260页 [查看摘要][在线阅读][下载 3407K] [下载次数：67 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 江安迪;丁雪兴;王世鹏;力宁;丁俊华;蒋海涛;
为减缓螺旋槽机械密封液膜中的空化现象，通过调整背风侧螺旋线的角度α_Ⅱ,提出了一种螺旋线组合型端面结构。综合考虑高转速下液膜空化和黏性生热现象的加剧，采用仿真软件计算了密封液膜流场，对比分析了工况条件和结构参数对螺旋线组合型槽的空化-黏性热效应及密封性能的影响，并探究了液膜压力与温度变化对空化现象的耦合影响。研究表明：液膜空化主要发生在局部压力较低的螺旋槽背风侧，采用螺旋角α_Ⅱ小于螺旋角α_Ⅰ的组合型槽可以降低空化程度，其液膜空化体积比传统螺旋槽缩小47.37%;开启力和泄漏率均随着转速和进口压力的增加呈线性增长，空化体积随着转速的增加而扩大，但随着进口压力的增加则明显降低；在低压力和高转速工况下，空化效应受槽型结构的影响更为明显，空化区域随槽深和螺旋角α_Ⅱ的增加而显著减少；另外，开启力和泄漏率随着两者的增加先增加后减小，存在结构参数的优选方案，其中槽深的优选值为5～8μm。研究结果期望抑制液膜机械密封的空化现象并改善密封性能。
2026年04期 v.60 261-270页 [查看摘要][在线阅读][下载 2826K] [下载次数：215 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] 下载本期数据