提出了一种热物理规律指导的人工智能探索方法，利用计算机代替执行规律探索和公式提出过程。以基础热物性参数气相声速为例，针对截断维里方程在气相高压区的固有局限性，使用符号回归对表征多分子作用的众多高阶维里系数项进行总结归纳，形成了通用性的显式预测模型。模型预测28种物质的气相声速的均方根相对偏差仅为0.29%，且在近临界压力处的预测偏差显著低于现有的模型。研究结果有望形成一种新的热物性预测模型探索方法，也是对机器学习黑箱模型进行物理意义解释的一个尝试。
提出了一种基于金属Cr高斯随机粗糙表面的太阳能光热选择性吸收涂层。通过时域有限差分法模拟计算了涂层的吸收率和发射率，发现该涂层具有优异的选择性吸收性能。在0.3~2.1 µm波段，实现了宽带吸收，平均吸收率超过96%；在2.5 ~10 µm波段，发射率低于0.25。与周期性微结构相比，随机粗糙表面展现出更高的吸收性能，具有通过机械加工制备的潜力。并进一步研究了表面粗糙度、相关长度、入射角和方位角对吸收率和发射率的影响，结果表明，该表面在0~50°范围内吸收率超过90%，有望应用于太阳能光热吸收涂层领域。
饱和蒸气压方程可描述三相点至临界点整个气液共存曲线上压力随温度的变化规律，是流体饱和蒸气压这一基础物性实际应用的载体。基于饱和蒸气压热力学规律分析，归纳了饱和蒸气压方程应符合的数学条件，提出了一个仅有3参数形式简单便于应用的新饱和蒸气压方程，并对62种物质三相点至临界点全区域饱和蒸气压实验数据分析后证明，新方程对实验数据的拟合准确度与Wagner型方程相当，与实验数据平均绝对相对偏差小于1%，最大绝对相对偏差小于5%；而在外推性能上，在缺少实验数据采用简单初始值设定、无参数约束拟合的情况下，提出的新方程在三相点方向外推、临界点方向外推以及三相点与临界点方向同时外推的有效性均明显优于Wagner型方程，外推趋势及性能更加稳定。
为了准确预测气化工质的黏度，建立了一种基于Rainwater-Friend理论并结合剩余熵标度方法的黏度关联模型。研究对象包括甲烷、氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、氢气和水等7种常见气化工质及其混合物，有效范围为温度大于293.15 K，压力小于5 MPa的气相及超临界区。该模型通过关联无量纲黏度与无量纲剩余熵，减少了模型参数数量，提高了在高温区域的外推性能。与实验数据及REFPROP计算结果的对比表明，在整体煤气化联合循环参数范围内，模型对纯净物的平均相对绝对偏差为0.73%，对混合物为1.26%，均低于REFPROP的计算偏差（0.79%和1.70%）。
腔式黑体是热工计量领域中常用的辐射源，其内壁面材料发射率是影响黑体空腔发射率的重要因素。因此，采用有限体积法模拟计算了黑体空腔积分发射率，并将其结果与Monte-Carlo法计算结果进行比较；模拟计算不同长径比下黑体腔壁和腔底内壁面材料发射率变化对黑体空腔发射率的影响，进而讨论局部材料发射率变化对黑体空腔发射率的影响。结果表明，有限体积法模拟结果与Monte-Carlo法计算结果偏差在0.1%以内；当腔底壁面发射率在0.3以上，长径比L/R>5时，空腔积分发射率变化量小于0.002；腔壁壁面材料发射率变化对空腔积分发射率的影响更为显著，其它因素不变的情况下，仅将壁面发射率从0.8变为0.5，其空腔积分发射率变化量大于0.09；局部壁面材料发射率发生改变时，空腔积分发射率变化量随轴向相对位置靠近空腔开口而逐渐变大。
为克服相变材料（PCM）传热性能较差的缺点，通过传热强化技术来提升热能利用效率。利用热虹吸管（TS）内部工作介质的相变过程实现高于金属的导热性能。将热虹吸管引入PCM-TEG耦合系统来提高热能利用率。实验对比研究了热虹吸管的传热段比例（4∶2∶4和3∶3∶3两种情况）与冷却条件（自然冷却模式与水冷模式）对PCM-TS-TEG耦合系统发电性能的影响。研究结果表明：在自然冷却模式下，当热管传热段比例为4∶2∶4时，热管两端的轴向温差为20.91 ℃，相较于3∶3∶3的工况减小了7.45 ℃，表现出更好的传热性能。并且在此传热段比例条件下PCM-TS-TEG耦合系统在PCM相变期间输出电能更佳，累计输出86.44 J。在实验结果的基础上，进一步研究了水冷模式对系统发电性能的影响，发现当水冷流速为16 r/min时，系统的发电量最高，输出电能为410.28 J。
以正十八烷作为基体，通过机械混合方法引入石墨烯这一具有优异导热性能的纳米材料，制备了不同质量分数的石墨烯/正十八烷复合相变材料，从而提升基体正十八烷的导热性能。通过实验制备了不同质量分数的石墨烯/正十八烷复合相变材料，并对其进行了物理化学表征与导热性能测试。实验结果显示，随着石墨烯质量分数的增加，复合材料的导热性能提升。当石墨烯的质量分数为1.5%时，石墨烯/正十八烷复合相变材料的固态和液态热导分别达到了0.33 W/（m·K）和0.19 W/（m·K），相较于纯正十八烷，其固态热导提高了83.3%，液态热导则提高了18.7%。这些结果表明，石墨烯作为导热增强剂能够有效提升相变材料的热传导性能，尤其在固态下的导热效果尤为显著。
以发汗冷却用镍基合金泡沫为研究对象，采用X-CT扫描技术重构获得其真实的微细观结构，基于多松弛格子玻尔兹曼方法（MRT-LBM）， 结合GPU加速技术，建立发汗冷却用镍基合金泡沫多孔材料的孔隙尺度导热-对流复合传热数值模拟方案。以空气为冷却介质，重点分析镍基合金泡沫在不同雷诺数条件下的流动传热特性。结果表明，镍基合金泡沫的流动存在明显的达西区、过渡区和强惯性区，临界雷诺数为1.36×10-1。并且，随着雷诺数的增大，虽然流动阻力增大，但传热效率也明显增强。在达西区，传热由导热主导，而过渡区与强惯性区则以强迫对流为主导。综合传热因子与雷诺数呈正相关，即增大雷诺数可有效提高泡沫结构的综合传热性能。研究获得的镍基合金泡沫流动与传热特性，为提高发汗冷却效率提供了一定的理论支撑。
火焰温度测量是备受关注的测试技术问题，从接触式测量到非接触式测量，激光光谱诊断方法正在被广泛应用。其中双光梳吸收光谱法因其宽光谱范围，测量速度快，信噪比高，无需机械结构而成为近几年发展起来的测量技术。目前的研究大多是在用该技术测量甲烷等气体温度，未能直接测量火焰。通过对双光梳光谱的稳定性进行评价，使整体光谱稳定性在2％以内，再配合燃烧吸收装置，对火焰吸收的信号进行连续式采集，并结合双线吸收法，初步计算了吸收路径平均温度，得到温度分布。将其与热电偶对照，温度趋势基本一致，为火焰温度测量提供参考。
采用直接模拟蒙特卡洛（direct simulation Monte Carlo， DSMC）方法对2个无限大平行平板之间的稀疏单原子气体一维热传导问题进行数值模拟，以探索不同稀薄程度条件下平板之间的气体压力、密度和温度的分布特征，获得导热系数随着温度的变化关系。结果表明：传热建立稳态后平板之间的气体压力是均匀的，且与初始Knudsen数成反比，冷端（下方平板）附近的气体密度较大，Knudsen数较小，属于连续流动，热端（上方平板）附近的气体密度较小，Knudsen数较大，属于滑移流动。上下方平板附近均存在温度跳跃现象，初始Knudsen数越大，温度跳跃越明显，下方平板温度跳跃较小，上方平板温度跳跃较大。在所考虑的压力范围内，导热系数与气体压力无关，仅仅是气体温度的幂律函数，且导热系数的DSMC模拟结果与现有文献中的数据一致，验证了结果的可靠性。
针对8点（0~35 ℃）温盐深测量仪CTD（测量精度±2 mK）校准周期长、成本高的现状，基于高精度海水恒温槽校准装置统计了30台CTD校准结果，初步探索了CTD校准点数量（4、6、8）分布对其校准结果影响。4点分布校准结果基本可以满足其测量精度 ±2 mK，但约占1/3的CTD总有部分温度点拟合残差超出测量精度，无法满足高精度的CTD校准。6点（35、25、15、10、5、0 ℃）校准结果全部在其测量精度 ±2 mK范围内，满足测量精度 ± 2mK的CTD校准。选择CTD（№11858）评估其校准重复性和校准偏差，6点和8点的校准重复性分别为0.8 、0.5 mK，校准偏差都在0.5 mK内。实验结果表明6点校准替代8点校准具有可行性。CTD校准结果不确定度优于U=1.5 mK（k=2）。研究结果可在保障海洋调查数据质量前提下，缩短CTD校准周期，提高海洋调查效率。
基于马西森定则，对镓熔点至铟凝固点的温标线性内插方程进行了推导。依据2021年版《ITS-90导则》，对此线性内插的不确定度进行了分析验证，并使用47支高质量标准铂电阻温度计的检定数据来计算该内插方程的非一致性；使用4支标准铂电阻温度计进行实验并计算非唯一性。实验与计算结果显示，重叠分温区非一致性平均最大值为0.26 mK，平均标准偏差为0.28 mK；非唯一性为0.16 mK；传播不确定度为0.33 mK；合成不确定度为0.43 mK。该线性内插方程简单精确，复现性好。同时，在对传播不确定度的分析中发现，水三相点测量不确定度不影响此线性内插，该特性表明，此方程与1990国际温标内插方程有明显区别。
由于流体近临界时剧烈的密度涨落和物理性质的奇异性，经典状态方程在近临界区域失效。基于重整化群理论的跨接方法可使状态方程有效描述近临界的热力学性质，但其参数确定依赖于实验数据的拟合，而混合体系相对于纯净物实验数据更加稀少，这种方法的适用性和计算性能有待研究。采用Kiselev跨接方法结合比容平移SRK状态方程（VTSRK方程）建立了纯净物的跨接VTSRK状态方程，不依赖于实验数据，能够对自然工质CO2和HFO类工质实现从常规区到近临界区域的可靠预测。在纯净物方程的基础上，构建了具有预测性能的混合体系跨接VTSRK状态方程，针对CO2和HFO类混合体系，评估了跨接方程在临界参数和pvTx性质上的计算性能，其中预测的临界温度的平均相对偏差仅为0.53%，预测的pvTx性质对大多数实验点在1%偏差以内。混合体系跨接VTSRK状态方程与实验数据一致性良好，展现了对非缔合流体混合物较强的预测性能。
针对冶金过程低温余热回收系统中直接接触式蒸发器换热系数难以描述其复杂的非线性关系，提出利用蜻蜓优化算法（DA）对支持向量机（SVM）算法进行优化，实现换热系数的智能化预测。结果表明，DA-SVM算法能够以导热油进口温度、导热油出口温度、有机工质出口温度、蒸汽流量和有机工质吸收换热量为输入变量，以直接接触式蒸发器换热系数为输出变量。与BP、ELM、KELM、XGBoost等4个预测模型相比，DA-SVM模型的均方根误差降低了10.5%，R 2提高了2.6%。利用SHAP值成功解释输入变量对预测性能的贡献程度，DA-SVM-SHAP模型可实现高精度预测换热系数，并可视化分析各个输入变量与换热系数预测结果间的关联程度，在换热过程非线性关系建模方面展现出较大优势，可为进一步优化低温余热回收系统的工况参数、提高蒸发器换热性能提供依据。
低发射率样品测量信号值较低. 难以实现高精度的太阳光谱辐照度测量。采用超连续谱激光器作为光源，提高短波范围的测量信噪比，进一步设计并搭建相应的测量系统，以实现高精度的太阳光谱辐照度测量。开展不同光源系统的性能研究，评价系统的信噪比值大小；通过分析超连续激光器不同输出功率下测量发射率的准确性和稳定性，选定4.1 W输出功率条件下开展实验。选用经中国计量科学研究院标定的Pyromark 2500涂层，开展常温条件下的测量结果可靠性验证，对不同样品在波段600～1100 nm、温度300～373 K范围内的光谱发射率测量。实验结果表明，常温样品发射率测量结果与标定值相对偏差在0.4%以下，不同温度下相对标准不确定度为2.5%。
为探究质量分数对SH-7溶液热物性的影响，对质量分数为5%、10%、15%、20%以及25%的SH-7溶液进行了热物性参数的试验研究。测试了各质量分数溶液的相变温度、相变潜热、导热系数、比热容、过冷度、释冷时间和冻融循环稳定性，并计算了材料的热扩散系数。结果表明，溶液的相变温度、相变潜热、导热系数以及释冷时间均随质量分数的增大而减小，而过冷度无明显变化规律。当质量分数为5%时，溶液的热物性最佳，其相变温度为-3.47 ℃，相变潜热为267.5 J/g，导热系数为0.526 8 W/（m·K），热扩散系数为0.172 6 mm2/s，过冷度为1.3 ℃，释冷时间为16.8 min。此外经过50次冻融循环后，溶液的相变温度、相变潜热、过冷度及释冷时间均未发生明显变化，表明该材料稳定性良好、实用性较高且可重复使用。
主动式双红外激光反射技术针对材料发射率未知条件下的表面真温测量具有独特优势。但是，对于主动式双红外激光反射测温的测量模型，目前国外机构在定标样品表面辐射特性与测量结果关联规律方面的认识不够充分，且国内的实验研究较为匮乏。采用980 nm和1 550 nm的激光器搭建了一套基于主动式双红外激光反射法的表面真温测量实验系统，研究了漫射和镜面反射的定标样品对测温偏差的影响特性，在1 073 K附近温区开展了表面真实温度测量研究，并与基于热电偶外推得到的物体表面真实温度开展对比分析。结果表明：对于所选的材料，两者温度的相对误差在1％~3％之间，良好的一致性验证了主动式双激光反射辐射测温技术在物体表面真实温度测量中的可行性。
辐射源尺寸效应（SSE）是影响辐射测量的重要不确定度来源之一。基于直接测量SSE的方法，以中国计量科学研究院（NIM）高温基准的变温黑体辐射源为光源，对NIM搭建的傅里叶变换红外光谱仪光谱测量系统（FTIR系统）进行了SSE实验研究。实验测量了R976型腔式黑体辐射源的短期温度稳定性与炉口温度均匀性，并对FTIR光谱测量系统的外置光学系统进行了SSE优化实验研究，分析了光学系统中不同直径视场光阑和限制光阑对FTIR系统辐射源尺寸效应的影响。结果表明：辐射源直径为50 mm时，光学系统中限制光阑和视场光阑直径分别为35 mm和10 mm时，3.9 μm波长处SSE对FTIR系统的影响小于2×10-3。
针对传统黏度测量方法难以实现高精度测量热力学平衡态下气相黏度的问题，提出使用声学法测量气相黏度。该方法通过在共鸣腔内产生共振并解析其中声波能量耗散机制来获得气相黏度。利用具有特殊设计的双腔结构，大大提高粘性耗散在声波能量耗散中的占比，从而能够从共鸣腔的频率响应获知黏度。初步探索了声学法测量气相黏度的基本原理与黏度修正方法，声波能量耗散主要由粘性边界层、热边界层和腔体体积效应造成，利用逆品质因数法可对气相黏度进行热边界层和腔体体积效应修正，获得更加精确的气相黏度。在此基础上，建立了包含双共鸣腔的实验本体、共振频率测量系统、温度测量与控制系统以及压力测量与配气系统等的完整气相黏度测量实验系统，为后续开展气相黏度高精度测量奠定了实验基础。
采用脉冲激振法研究了国产Zr-4合金板材、管坯、管材和棒材的杨氏模量和剪切模量。在压水堆包壳服役温度范围内，不同型材及典型取样方向下Zr-4合金杨氏模量和剪切模量分别相差不超过10%。室温至400℃之间，不同型材杨氏模量差值在3.1~3.9 GPa范围内，相差约4%~5%；剪切模量差值在1.0~2.3 GPa范围内，相差约3%~9%。棒材等效泊松比随温度增加无显著变化；板材等效泊松比随温度增加而明显增加；管坯等效泊松比随温度增加略微降低，但变化较小。
为了研究适用于CO2混合工质气液相平衡性质的预测方法的性能和可靠性，建立了3种预测模型（PR-vdW状态方程法、PSRK基团贡献法、COSMO方法）对17种含CO2混合工质的气液相平衡性质进行预测，并与公开发表的实验数据进行对比。计算结果表明，PSRK模型和PR-vdW模型预测精度接近，较优于COSMO模型。对于CO2+HCs类混合工质，COSMO模型的计算误差随着另一工质碳原子数的增加而增大，通过对超额吉布斯自由能的模拟分析了误差来源。最后，使用3种模型结合共沸点判据成功用于CO2+ethane混合工质的共沸点预测。
