为了提升锂硫电池的能量密度以及硫载量,设计了一种无粘结剂的超高硫载量锂硫电池正极。首先通过水热处理制备了石墨烯自支撑基底,然后将大量升华硫灌入作为硫碳复合正极,该复合正极没有添加任何粘结剂和导电剂。此外,该电池正极的硫载量超过8.0 mg/cm2,为常规锂硫电池的4倍以上,并且在活性物质占比接近90%的情况下仍有541 mAh/g的初始放电比容量和稳定的循环性能。

离子液体作为储热物质的研究绝大部分在于提高其储热密度,少有文献结合工程实例进行实验探究。以燃煤电厂的烟气热损失为背景,设计并搭建了一套储热系统,选用[Omim][NTf2]、[Omim][BF4]、[Omim][PF6]作为导热和储热流体。此系统实现了离子液体对于烟气的热量吸收和存储。当模拟烟气混合气体温度为130.0℃时,3种离子液体的换热率达到最高,分别为41.9%、33.4%和24.1%。用热重分析(TG)和红外光谱(FTIR)对样品进行了表征,结果印证了离子液体具有较好的热稳定性(热分解温度均大于350.0℃)和化学稳定性,为离子液体煤电厂在烟气余热利用方面提供了实验依据。

材料表面浸润性能的研究具有非常重要的意义,具有超亲水和超疏水性能的材料为开发特殊功能器件提供了可能。基于光滑耗散粒子动力学(SDPD)方法的多相流模型对超亲水和超疏水浸润现象进行了研究,结果表明接触角为30°~135°时,模型能基本满足计算精度的要求,但超出这个范围,计算结果的误差较大。通过系统分析,为计算误差偏大的各类浸润问题的研究提出了改进建议。

研究表面微观结构对液滴动态润湿性能的影响,具有重要的科学意义和工程应用价值。多体耗散粒子动力学(MDPD)方法是一种介观尺度的模拟方法,可以实现不同微结构表面与流体间的相互作用。通过与实验和模拟结果进行对比的方法验证了液滴浸润固体壁面模型的准确性和可行性,系统研究了微结构参数对表面浸润性能的影响。结果表明微柱高度对液滴浸润状态的影响并不是一直存在,微柱高度为1时,固壁表面均表现为亲水;微柱高度为2时,随着面积分数的增大,固壁表面由疏水变为亲水;微柱高度超过阈值2时,固液作用基本不会改变。

在高转速柴油机的高压共轨喷射系统中,前一次喷油所产生的水击压力波会对后一次喷油的精度产生较大影响。建立共轨管三维模型,以基于格子玻尔兹曼方法的计算流体力学仿真软件XFlow模拟共轨管内的压力波动,并总结了H型滤波器的关键参数对波动抑制效果的影响规律:随着滤波器容腔容积、小孔长度和小孔直径的逐渐增大,波动幅度均呈现先减小后增大的趋势,均存在最佳滤波尺寸,分别为6 283 mL、2 mm和3 mm,即滤波器存在最佳滤波尺寸组合,并根据电液相似理论分析了存在这种趋势的原因。最后在滤波器最佳滤波尺寸组合下验证了1.5、2.5、3.5 ms喷油脉宽下的滤波效果,其滤波衰减率分别达到60.3%、76.2%、63.8%,证明在一定范围的喷油脉宽内均有较好的滤波效果。

利用现代计算机辅助热设计和数值模拟热分析技术，对研制中的某便携式密封机热行为进行了数值模拟。获得了密封机箱内芯片等元器件的温度分布。计算结果表明，原设计导致芯片超温工作。采用热阻较小、传输效率高的热管传递热量，利用热传输对芯片进行冷却，得到了较好的冷却效果。并对散热器位置进行了分析。为优化和改善密封机箱的热设计提供了理论依据。

柴油机优良的冷却性能对提高其工作性能和气缸盖可靠性起着非常重要的作用。以某V型12缸水冷发动机的冷却水腔为研究对象，采用流体分析软件FLUENT对缸盖及其冷却水腔内的流动与传热进行数值模拟计算，得到冷却水在缸盖复杂水腔内的三维流场分布与进出水孔的流量，并详细分析了其流场、压力场、温度场及换热情况，为该型柴油机气缸盖冷却水腔的结构优化设计提供一定的参考依据，从而提高内燃机的工作性能和气缸盖的可靠性。模拟计算结果表明：冷却水腔的流动均匀性可以达到该发动机的冷却要求；流经各缸的冷却液流量分配合理；“鼻梁区”冷却效果较好，且“流动死区”能满足冷却需求。通过对气缸盖内冷却液流动的优化，可以有效地提高整机及气缸盖的冷却效率。