流体机械

项目	ρ/（kg⋅m^-3）	C_p/（J⋅kg^-1⋅K^-1）	λ/（W⋅m^-1⋅K^-1）	μ/（kg⋅m^-1⋅s^-1）
InSnBi	9 032	306	15.0	2.00×10^-2
GaInSn	6 540	410	21.2	2.28×10^-3
Ga	6 093	293	16.5	1.73×10^-3

项目	ρ/（kg⋅m^-3）	C_p/（J⋅kg^-1⋅K^-1）	λ/（W⋅m^-1⋅K^-1）	μ/（kg⋅m^-1⋅s^-1）
InSnBi	9 032	306	15.0	2.00×10^-2
GaInSn	6 540	410	21.2	2.28×10^-3
Ga	6 093	293	16.5	1.73×10^-3

截面形状	半长轴	半短轴	边长	管长
椭圆形	4.00	2.63		600
扁平形	4.19	2.19		600
圆形	3.00	3.00		600
三角形			10.39	600
正方形			6.00	600

截面形状	半长轴	半短轴	边长	管长
椭圆形	4.00	2.63		600
扁平形	4.19	2.19		600
圆形	3.00	3.00		600
三角形			10.39	600
正方形			6.00	600

Re	热流密度/（W·cm^-2）	入口温度/K
5 419	110	338.15
8 128	130	—
10 838	150	—

Re	热流密度/（W·cm^-2）	入口温度/K
5 419	110	338.15
8 128	130	—
10 838	150	—

低熔点金属在管内流动换热特性研究

李明悦 ¹ , 王子龙 ¹ , 张华 ¹ , 刘妮 ¹ , 李康 ¹ , 袁晓军 ² , 陈建红 ³

流体机械 | 设计计算 2026,54(1): 49-57

收起

流体机械 |设计计算 2026 , 54 (1) : 49 -57

低熔点金属在管内流动换热特性研究

全屏

李明悦¹, 王子龙¹, 张华¹, 刘妮¹, 李康¹, 袁晓军², 陈建红³

作者信息

¹上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093

²浙江中广电器集团股份有限公司，浙江丽水 323010

³上海元流新能源科技有限公司，上海 201306

通讯作者:

王子龙（1984），男，博士，副教授，研究方向为传热传质，通信地址：200093上海市军工路516号上海理工大学能源与动力工程学院，E-mail：wzl@usst.edu.cn。

作者简介:

李明悦（1999），女，硕士研究生，研究方向为传热传质，E-mail：y_limingyue@163.com。

Study on flow and heat transfer characteristics of low melting point metals in tubes

Mingyue LI¹, Zilong WANG¹, Hua ZHANG¹, Ni LIU¹, Kang LI¹, Xiaojun YUAN², Jianhong CHEN³

Affiliations

¹School of Energy and Power Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China

²Zhejiang Zhongguang Electric Appliance Group Co.，Ltd.，Lishui 323010，China

³Shanghai Yuanliu New Energy Technology Co.，Ltd.，Shanghai 201306，China

出版时间: 2026-01-30 doi: 10.3969/j.issn.1005-0329.2026.01.007

文章导航

摘要

收起

为研究液态金属铟锡铋合金在管内的流动换热特性，系统分析了在相同的等效直径条件下，不同管型（包括圆管、椭圆管、扁平管、正方形管和三角形管）对温度、速度和压力分布的影响，以及雷诺数、热流密度等关键热参数对铟锡铋合金传热动力学的影响。结果表明，正方形管在整体换热性能上优于其他管型；入口雷诺数从5 419增加到13 548时，换热系数从4 695.962 W/（m²⋅K）增加到9 357.478 W/（m²⋅K）；热流密度从110 W/cm²增加到130 W/cm²时，换热系数从4 695.962 W/（m²⋅K）增加到5 541.235 W/（m²⋅K）；增加入口雷诺数和增加管壁热流密度均能显著提高液态金属与管壁之间的换热效率。研究可为液态金属的热管理系统优化设计及应用提供参考。

关键词

液态金属 / 铟锡铋合金 / 流动换热 / 管型

Abstract

收起

To investigate the flow and heat transfer characteristics of liquid indium-tin-bismuth alloy within tubes，a systematic analysis was conducted on the effects of different tube types （including circular，elliptical，flattened，square，and triangular tubes） under the same equivalent diameter condition on temperature，velocity，and pressure distributions，as well as the influence of key thermal parameters such as Reynolds number and heat flux density on the heat transfer dynamics of the indium-tin-bismuth alloy.The results indicate that the square tube exhibits superior overall heat transfer performance compared to other tube types.When the inlet Reynolds number increased from 5 419 to 13 548，the heat transfer coefficient increased from 4 695.962 W/（m²⋅K） to 9 357.478 W/（m²⋅K）.When the wall heat flux density increased from 110 W/cm² to 130 W/cm²，the heat transfer coefficient increased from 4 695.962 W/（m²⋅K） to 5 541.235 W/（m²⋅K）.Both increasing the inlet Reynolds number and increasing the tube wall heat flux density significantly enhance the heat transfer efficiency between the liquid metal and the tube wall.This study provides a reference for the optimal design and application of thermal management systems utilizing liquid metals.

Key words

liquid metal / indium-tin-bismuth alloy / flow and heat transfer / tube type

引用本文

李明悦, 王子龙, 张华, 刘妮, 李康, 袁晓军, 陈建红. 低熔点金属在管内流动换热特性研究. 流体机械, 2026 , 54 (1) : 49 -57 . DOI: 10.3969/j.issn.1005-0329.2026.01.007

Mingyue LI, Zilong WANG, Hua ZHANG, Ni LIU, Kang LI, Xiaojun YUAN, Jianhong CHEN. Study on flow and heat transfer characteristics of low melting point metals in tubes[J]. Fluid Machinery, 2026 , 54 (1) : 49 -57 . DOI: 10.3969/j.issn.1005-0329.2026.01.007

正文

收起

0　引言

收起

液态金属因具有优异的流动性^［1-2］、导电性^［3-4］、热稳定性^［5-6］等特性，使其成为热管理应用中引人注目的材料^［7-8］。金属的高对流换热系数有助于高效的热传输，从而显著提高其散热性能^［9-11］。液态金属因其巨大的传热潜力日益受到关注。

关于液态金属流动换热特性的研究，众多学者已进行了深入的探讨。HYDE等^［12-13］分析了相同的加热条件下，E-BiInSn散热器的性能比有机相变材料散热器高出约2倍。WANG等^［14］使用液态金属作为加热系统的新型液态金属盘管冷却剂，在流量1 ml/s、盘管损耗1 W的情况下，温度上升了0.39 ℃，体现了良好的冷却性能。LAUBE等^［15-16］对GaInSn和水在水平湍流管流中的传热性能进行了比较分析，结果表明，即使在热通量分布不均匀的情况下，液态金属管壁的方位角温度梯度也明显大于水流的温度梯度。GE等^［17-18］的研究表明，Ga和Bi作为液态金属相变材料（LMPMs），在提高热管理效率和改善热控元件的冷却能力方面非常有效。这一发现为液态金属在热管理中的应用提供了有力支持。此外，TALER等^［19-21］对液态金属在管内湍流时的传热特性进行了理论研究。SARAFRAZ等^［22］分析了镓铟共晶在微通道内的流动特性，发现在频率50 Hz、振幅10 m/s²时，其热导率可提高33.90%。与此同时，ZHOU等^［23-25］对液态金属在不同流动和传热条件下的性能进行了研究，结果表明，优化流道尺寸和内部结构设计，可显著提高液态金属的流动和传热性能。

在上述研究成果的基础上，YANG等^［26］对流束中液态铅铋共晶的传热特性进行了试验研究，阐明其流动和传热行为。同时，LISTRATOV等^［27］分析了钠钾合金在环形管中的湍流传热特性，为理解环形通道中液态金属的流动和传热机制提供了重要的理论基础和试验数据。LI等^［28］研究了液态金属在十字形管内的流动和传热特性，发现十字形结构的独特几何形状与扭曲管的螺旋结构相结合，增强了流体混合和湍流。这些研究丰富了液态金属在热管理中的应用基础，突出了其在各种流动和传热条件下的潜力。在高性能设备中，如导弹中的制导芯片，运行过程中可能会产生高达100 W/cm²的热通量，导致温度迅速升高^［29］。当温度超过芯片的工作极限时，其正常功能可能会受到严重影响。传统的水冷系统由于体积大且能耗较高，难以满足这类高热流密度应用的需求^［30-31］。因此，液态金属作为一种高效的热管理材料，在应对超过100 W/cm²热流密度的高集成度的设备中，展现出潜在的应用前景^［32-33］。

尽管管内流动传热研究多以换热器为平台，异型管因其强化传热与结构紧凑优势，已在微电子冷却、航空航天热控、高效热管及特种蓄热装置等领域，展现出显著的学术价值与工程应用前景^［34-37］。例如，三角形换热管在低雷诺数条件下能够有效破坏边界层，进而提升换热系数。然而，针对液态金属在正方形、椭圆形等各类换热管中的流动传热特性研究，仍存在较为明显的不足。因此，本文对铟锡铋合金进行相关的数值模拟研究，探讨在等效直径条件下，其在圆形管、椭圆管、扁平管、正方形管和三角形管等不同管型中的流动传热特性。流速和压降反映流动特性，温度和换热系数衡量热效率，努塞尔数（Nu）则表征流动与传热的耦合程度。通过分析流速、压降、温度、换热系数和Nu，评估各管型的热管理性能。此分析方法有助于全面评价不同管型在高热流密度条件下的表现。本研究旨在深入研究铟锡铋合金的流动传热机理，从而系统地揭示该合金的特性及其潜在应用。

1　数学和物理模型

收起

1.1　物理参数

研究使用的合金为In₂₀Sn₃₀Bi₅₀，铟、锡、铋的比值为20∶30∶50。其热物理参数如表1所示。

通过差示扫描量热仪（DSC）测量，所用铟锡铋合金的相变温度在320.25~331.25 K之间。在此温度范围内，比热容和黏度的变化趋势非常小，因此设定为常数。

在确保当量直径一定的情况下，选择了几种不同横截面形状的管子^［38］，用于液态金属铟锡铋合金的流动换热分析。种不同管型的截面尺寸如表2所示。

在数值模拟过程中，共布置了7个监测位置，分布位置以圆管为例，如图1所示。

1.2　控制方程

假设管内流体为牛顿流体，稳定、不可压缩，且假设液态金属的热物性质是恒定的，因此，将所选铟锡铋合金的热物理性参数设置为常数。控制方程按如下设置。

湍流模型：

ρ D k D t = ∂ ∂ x i [(α k μ e f f) ∂ k ∂ x i] + G k + G b - ρ ε - Y M

（1）

ρ D ε D t = ∂ ∂ x i [(α k μ e f f) ∂ ε ∂ x i] + C 1 ε ε k (G k + C 3 ε G b) - C 2 ε ρ ε 2 k - R

（2）

式中，k为流体湍流动能，m²/s²；α_k，α_ε分别为k，ε的有效湍流普朗特数的倒数；μ_eff为有效湍流黏度系数；G_k为由于平均速度梯度引起的k的生成项；G_b为浮力影响下的生成项；ρ为介质的密度，kg/m³；ε为耗散速度；Y_M为可压缩湍流脉动膨胀对总耗散速度的影响参数；R为各种因素对耗散速度的影响参数。

在Fluent中，作为默认常数，C₁_ε=1.44，C₂_ε=1.92，C₃_ε=0.09。

能量方程：

∂ (r p C p T u j) ∂ x j = ∂ ∂ x j (λ ∂ T ∂ x j)

（3）

式中，C_p为比热容，J/（kg⋅K）；u_j为x_j方向上的速度分量，m/s；λ为热导率，W/（m⋅K）。

动量方程：

∂ (ρ u i u j) ∂ x j = - ∂ p ∂ x i + ∂ ∂ x j [μ (∂ u i ∂ x j + ∂ u i ∂ x i)]

（4）

式中，

u i

为

x i

方向上的速度分量，m/s；μ为介质的动力黏度，kg/（m⋅s）。

连续性方程：

∂ (ρ u i) ∂ x j = 0

（5）

为了将上述控制方程的结果与工程实际问题关联，并对流动与换热特性进行定量分析和相似性比较，引入以下常用的无量纲特征数及几何参数定义。

雷诺数：

R e = ρ u m D e μ

（6）

式中，u_m为截面平均速度，m/s。

对流换热系数（后续用h'表示）：

h = λ (∂ T ∂ y) w / (T w - T m)

（7）

式中，h为表面换热系数，W/（m²⋅K）；（

∂ T / ∂ y

）

w

为在法向壁面靠近壁面的温度梯度，K/m；T_w，T_m分别为换热管壁温、铟锡铋合金的平均横截面温度，K。

努塞尔数（后续用Nu'表示）：

N u = h D e λ

（8）

当量直径：

D e = 4 A / p

（9）

式中，A，p分别为横截面积、横截面周长，m。

1.3　边界条件

对液态金属铟锡铋合金在管内的流动和传热特性进行了数值模拟计算。管道中流体流动的方向是水平湍流，传热湍流模型RNG k-ε，参与换热的管道入口边界条件设置为速度入口，管道出口设置为压力出口，管道壁面设置为恒定热流密度的无滑移边界。采用COUPLE算法进行压力和速度拟合，动量方程和能量方程采用二阶逆风离散格式求解，连续性方程、动量方程和能量方程的残差设置为10^-6。Re、热流密度和入口温度的参数设置如表3所示。

1.4　网格无关性验证

以管径6 mm、管长600 mm圆形截面的管道为例，利用ICEM进行网格划分，计算了液态金属铟锡铋在同种工况、不同网格下的出口温度，结果如图2所示。

当网格数量达到一定值后，出口温度不再随网格增加而变化，即网格已收敛。按照网格划分方法对不同截面的管道进行划分和验证，各截面网格如图3所示。

1.5　模型验证

为了验证数值模拟方法的有效性，采用与参考文献［39］中相同的几何模型和边界条件建立数值模型。图4示出数值模拟结果与试验结果的比较。两者之间的最大误差为8.49%，表明本文模型具有良好准确性。

2　计算结果及分析

收起

2.1　相同当量直径、不同管型下流动换热参数的对比

2.1.1　不同管型下的温度变化

不同管型下的温度变化如图5所示。可以看出，在等效水力直径条件下，不同横截面形状的管道中，流动介质的温升幅度大体相当，但三角形管道温升略高，其表现程度：三角形>正方形>扁平形>椭圆形>圆形。在相同的换热条件下，同一当量直径、不同横截面形状管道的周长存在显著差异，从而导致与加热壁面的接触面积不同。具体而言，圆形管道的周长最小，为18.87 mm；三角形管道的周长最大，为31.17 mm，比圆形管道的截面周长增加了65.10%。因此，在管道长度固定的情况下，三角形管道的换热面积最大，而圆形管道的换热面积最小。结果显示，三角形管道的温升比圆形管道增加了3.69%。这一现象表明，更大的传热面积有助于从管壁中排出更多的热量。因此，与圆形管相比，三角形管在热管理方面表现出优越的性能，并表现出更高的热交换效率。

2.1.2　不同管型下的速度变化

在等效水力直径和相同边界条件（壁面热流密度110 W/cm²，入口雷诺数5 419，入口温度338.15 K）下，针对不同横截面形状的管道进行流动数值模拟研究，探讨管型对流体速度分布特征的影响。不同管型下的速度变化曲线见图6。

从图6可以看出，各种管道类型流体的速度分布遵循类似的趋势，即在稳定之前显示为增加的趋势。然而，不同管道几何形状之间的速度幅度存在显著差异。具体来说，正方形管道中的流体速度最高值为0.266 m/s，圆形管道为0.265 m/s，椭圆形管道为0.264 m/s，扁平管道为0.262 m/s，三角形管道为0.259 m/s。

当液态金属合金流入管道时，由于入口处局部条件的突变，流体的速度分布往往呈现非均匀状态。随着流体在管道内的流动，管壁的粘性力促使流体分子之间，以及流体与管壁之间产生相互作用，逐步形成更加均匀的速度分布。最终，在充分发展区域，流体的速度分布将趋于平稳状态。不同几何形状管道内壁的特性会对流体的速度分布产生显著影响。三角形管道的压降最小，摩擦阻力也应考虑最小。因此，三角形管道的出口温度要高于正方形管道。管道内流体的速度分布特性受多个因素的影响，包括入口效应和管壁形状等。对这些因素进行综合分析，有助于优化管道内的流场分布，从而提高传热过程的流动效率。

2.1.3　不同管型下的压力变化

在与上述相同的边界条件下，分析管型对流体压力分布特征的影响，结果如图7所示。模拟结果表明，不同类型管道的压力随着管道内流体长度的增加而持续降低。这是由于在流动过程中，流体与管壁之间会产生摩擦阻力，从而耗散流体的动能，导致压力下降。随着管道长度的增加，流体与管壁之间的接触面积也会增加，从而导致摩擦阻力增大，压力进一步下降。

同时，不同管型在相同管道长度上的压力分布也存在差异。其中，三角形管道中的压降最小，为495.22 Pa；而扁平管中的压降最大，为784.14 Pa。这种变化可归因于横截面积的差异。当等效水力直径相同时，扁管的截面面积为2.88×10⁻³ m²，小于三角形管道的4.67×10⁻³ m²。根据伯努利原理，较小的流动面积会导致管道内的流体速度相对较高。由于流速的增加与压力的降低相关，这解释了扁平管道中观察到的较大压降。

2.1.4　不同管型下的对流换热系数变化

根据模拟结果得到不同管型下的对流换热系数的变化情况，结果如图8所示。圆管的对流换热系数最高，为4 695.961 W/（m²⋅K）；而三角形管的对流换热系数最低，为3 359.577 W/（m²⋅K）。

2.2　雷诺数Re对铟锡铋流动换热的影响

2.2.1　不同Re下的温度变化

壁面热流密度设定为110 W/cm²，入口温度为338.15 K，Re分别为5 419，8 128，10 838，13 548时，不同管型出口温度变化如图9所示。可以看出，各种管道几何形状的出口温度随着Re的增加呈下降趋势。值得注意的是，在给定的Re下，三角形管道保持最高的出口温度，而圆形管道则表现出最低的出口温度。具体而言，在Re为5 419时，三角形管道的出口温度达到968.826 K，而圆形管道的温度较低，为934.327 K。

在流动条件下，Re从5 419上升到13 548，Re增大导致流体在管道内的停留时间缩短，从而减少与管壁的接触时间，造成流体从管壁吸收的热量在恒定的壁面热流密度下减少，出口温度略低。总的来说，这突显了Re作为影响管道内热交换过程的关键参数的重要性，需要在设计中进行仔细的优化和平衡。

2.2.2　不同Re下的压力变化

在相同的入口温度和热流密度条件下，对不同Re下不同管道几何形状内的压力变化进行分析，结果如图10所示。可以看出，压降随着Re的增加而上升，在Re为13 548时达到最大压降，在Re为5 419时达到最小压降。根据流体力学的基本原理，确定了管道流动中压力损失的两个主要来源：摩擦压力损失和局部压力损失。Re的增加意味着流速的提高，增强了流体和管壁之间的相对运动。这种增强的相互作用导致摩擦力增加，从而导致更大的压降。

此外，在Re恒定时，三角形管道的压降最小，而扁管的压降最大。从结构角度来看，三角形管在流动方向上的流动面积比扁平管更大。与扁管相比，这种几何优势允许相同的流体以较小的阻力穿过三角形管道，从而在三角形管道配置中产生较低的压降。这些发现强调了管道几何形状对流体动力学和压力损失的重要性，表明管道形状的优化可以提高各种工程应用中的流动效率。

2.2.3　不同Re下的换热系数变化

分析不同Re下的液态金属铟锡铋的对流换热系数，结果如图11所示。可以看出，在恒定的热流密度和入口温度下，Re的增加对应于更高的对流换热系数。根据Nu的定义，建立传热系数和Nu之间的关系，有助于提高管内液态金属的表面换热系数。因此在最大入口Re为13 548时，得到相应的换热系数为9 357.478 W/（m²⋅K）。

2.3　壁面热流密度对铟锡铋流动换热的影响

2.3.1　不同壁面热流密度下的温度变化

根据上述分析，考虑到温度、Re、压力和换热系数的变化，正方形管具有优异的流动和传热性能。因此，未来的研究将集中在铟锡铋合金方形管中的流动和传热行为上，研究壁面热流密度对流动和传热过程的影响。在Re为5 419，8 128，10 838，13 548，入口温度为338.15 K，壁面热流密度为110，120，130 W/m²的条件下，分析铟锡铋合金的流动传热特性，结果如图12所示。可以看出，液态金属铟锡铋沿管道中心的温度分布，随着热流密度的不同而变化。随着热流密度从110 W/cm²增加到130 W/cm²，管道的出口温度逐渐升高。此外，Re和壁面热流密度之间的关系表明，在Re一定的情况下，热流密度越大，出口温度越高；在热流密度一定的情况下，Re越小，出口温度越高。具体而言，在热流密度为130 W/cm²，Re为5 419的情况下，出口温度达到其最大值1 069.299 K。这些结果突显了热流密度和流动特性在确定管道系统热性能方面的复杂相互作用，同时表明这两个参数都会显著影响传热过程的热状态和效率。

2.3.2　不同壁面热流密度下的换热系数变化

不同壁面热流密度下液态金属铟锡铋的换热系数如图13所示。可以看出，换热系数与壁面热流密度呈正相关，随着壁面热流密度的增加而增加。此外，在特定的边界条件下，入口流速和入口温度保持恒定，观察到较高的壁面热流密度对应于铟锡铋的表面换热系数升高。热流密度的增加通常伴随着温差的增加。根据热传导原理，温差越大，传热速率越快，因此，换热系数也会增加。更高的热流密度可能会提高表面温度，从而改变热交换的动态平衡，促进更高的传热速率。增强的热流密度不仅提高了表面换热系数，而且促进了液态金属与周围结构之间的有效热交换，有助于及时去除热能，从而提高散热性能。

2.4　相同边界条件下，不同介质在管内流动传热

2.4.1　不同介质在管内的温度变化

液态金属流经等效直径6 mm、长度600 mm的正方形管道，在受热壁面上保持110 W/cm²的恒定热流密度。Re设定为5 419，入口温度338.15 K。不同介质在管内的温度分布见图14。

从图14可以看出，在相同的边界条件下，镓铟锡合金的温度略高于铟锡铋合金和镓。分析介质的物理参数，其热导率如下：镓铟锡合金为21.20 W/（m⋅K），铟锡铋合金为16.50 W/（m⋅K），镓为15.00 W/（m⋅K）。与铟锡铋合金和镓相比，镓铟锡合金的热导率更高。

2.4.2　不同介质在管内的压降变化

图15示出管道内不同介质的压降变化。可以看出，铟锡铋合金在整个管道中的压降最大，而镓铟锡合金和镓的压降趋势相似。在Re=5 419条件下，镓铟锡合金与纯镓的流动压降分别为571.85，496.35 Pa；当Re增至13 548时，对应压降分别上升至2 541.10，2 264.76 Pa，呈现出随Re增大而显著升高的趋势。同一低Re（5 149）下，铟锡铋合金的压降为587.26 Pa，至高Re（13 548）时达到3 087.63 Pa，增幅更为突出。从黏度的角度来看，液态铟锡铋的动态黏度明显高于镓铟锡和镓，属于高黏度液态金属。黏度增加会导致流动过程中产生更大的内摩擦，从而导致压降升高。相比之下，镓铟锡合金和镓的黏度相当，因此压降变化大致相当。

2.4.3　不同介质在管内的换热系数变化

在上述相同边界条件下，比较了3种液态金属的表面换热系数，结果如图16所示。在相同条件下，铟锡铋合金的换热系数更高，是一种有效的散热材料。虽然镓铟锡合金的传热性能略低于铟锡铋合金，但其较高的熔点和非腐蚀性为电子设备中的散热应用提供了显著优势。因此，在高热流密度环境下，镓铟锡合金和铟锡铋合金都是液态金属散热材料的理想选择，但具体应用应结合实际工作条件进行综合评估。

3　结论

收起

（1）液态金属铟锡铋在圆形管、方形管、椭圆管、扁平管和三角形管中的温度、压力和速度分布相似。温度随换热面积增大而升高，压力由于摩擦阻力的原因转而降低。

（2）提高Re和升高壁面热流密度，可在数值上有效地提高液态金属铟锡铋流体和管壁面的换热系数，增强换热效果；入口Re的增加会导致液态金属的出口温度降低。

（3）镓铟锡合金和铟锡铋合金都有各自的优势特点。而铟锡铋合金作为一种新型的散热材料，用作散热设计上具有可行性。在未来散热领域，可根据实际应用需求对散热剂进行合理的选择，可以大幅提升产品的可靠性与使用寿命。

参考文献

收起

文献

收起

参考文献引证文献

排序方式：

ZHANG Y F，CAO Y，FENG Y，et al.Numerical simulation of convective heat transfer for an internally cooled gas turbine using liquid metal［J］.International Journal of Thermal Sciences，2022，171：107230.

ZHOU X M，LI Z R，YANG L W，et al.Experimental and numerical research of ultra‑high capacity lithium‑ion battery thermal management by liquid metal‑water dual loop cooling system［J］.International Communications in Heat and Mass Transfer，2024，159：108143.

HONG K，CHOE M，KIM S，et al.An ultrastretchable electrical switch fiber with a magnetic liquid metal core for remote magnetic actuation［J］.Polymers，2021，13（15）：2407.

NING N Y，HUANG W，LIU S T，et al.Highly stretchable liquid metal/polyurethane sponge conductors with excellent electrical conductivity stability and good mechanical properties［J］.Composites Part B：Engineering，2019，179：107492.

PAN A G，WANG Y F，CAO Y T，et al.Research on thermal properties of phase change thermal control materials Bi-21In-18Pb-12Sn and Ga-13.5Sn with low melting point［J］.Journal of Materials Research and Technology，2020，9（3）：3897-3906.

XING W K，LIU J，SU Y D，et al.Enhanced thermal performance and stability of non‑gallium liquid metal composites［J］.Materials Letters，2025，378：137614.

AFRIN S，HAQUE E，REN B，et al.Liquid elementary metals and alloys：Synthesis，characterization，properties，and applications［J］.Applied Materials Today，2023，31：101746.

YANG S，ZHANG Y，LIU Y L，et al.Flexible cellulose nanofiber-Fe₃O₄/liquid metal/graphene composite films with hierarchical gradient structure for efficient electromagnetic interference shielding and thermal management［J］.Composites Part B：Engineering，2024，287：111844.

QIN C Y，SONG P P，SUN X X，et al.Actuation technique of liquid metal in thermal management：A review［J］.Applied Thermal Engineering，2024，248：123290.

WANG S，WANG Q，CHEN R R，et al.Numerical analysis for solid‑liquid interface shape at various temperature gradient in electromagnetic cold crucible directional solidification［J］.International Journal of Heat and Mass Transfer，2022，199：123443.

YANG X H，TAN S C，DING Y J，et al.Experimental and numerical investigation of low melting point metal based PCM heat sink with internal fins［J］.International Communications in Heat and Mass Transfer，2017，87：118-124.

HYDE R A，KARE J T，WOOD L L.Microchannel heat transfer with liquid metals：U.S.Patent Application 15/396，705［P］.2017-05-25.

ZHAK S，IVAN A，ALBER B R M，et al.Electronic device with cooling via distributor with liquid metal：RU Patent 20140124159［P］.2016-12-10.

WANG S，ZHAO X Y，LUO J，et al.Liquid metal （LM） and its composites in thermal management［J］.Composites Part A：Applied Science and Manufacturing，2022，163：107216.

LAUBE T，DIETRICH B，MAROCCO L，et al.Conjugate heat transfer of a turbulent tube flow of water and GaInSn with azimuthally inhomogeneous heat flux［J］.International Journal of Heat and Mass Transfer，2024，221：125027.

LAUBE T，DIETRICH B，MAROCCO L，et al.Turbulent heat transfer in a liquid metal tube flow with azimuthally inhomogeneous heat flux［J］.International Journal of Heat and Mass Transfer，2022，189：122734.

GE H S，LI H Y，MEI S F，et al.Low melting point liquid metal as a new class of phase change material：An emerging frontier in energy area［J］.Renewable and Sustainable Energy Reviews，2013，21：331-346.

DENG Y G，JIANG Y，LIU J.Low‑melting‑point liquid metal convective heat transfer：A review［J］.Applied Thermal Engineering，2021，193：117021.

TALER D.Heat transfer in turbulent tube flow of liquid metals［J］.Procedia Engineering，2016，157：148-157.

SHEN Y O，PENG S N，YAN M Y，et al.Analytical study of heat transfer for liquid metals in a turbulent tube flow［J］.Nuclear Engineering and Design，2021，373：111030.

XIE X Y，ZHAO H J，LI X W，et al.Numerical investigation on heat transfer characteristics of liquid metal cross flow over tube bundles［J］.Annals of Nuclear Energy，2023，180：109465.

SARAFRAZ M M，HART J，SHRESTHA E，et al.Experimental thermal energy assessment of a liquid metal eutectic in a microchannel heat exchanger equipped with a （10 Hz/50 Hz） resonator［J］.Applied Thermal Engineering，2019，148：578-590.

ZHOU X M，JIANG Y Q，WANG Y，et al.Comprehensive heat transfer performance analysis of liquid metal based nanofluid laminar flow in circular tube［J］.International Journal of Mechanical Sciences，2020，175：105530.

LIU H L，SHAO Y Q，CHEN Z T，et al.Heat transfer and flow performance of a novel T type heat sink with GaInSn coolant［J］.International Journal of Thermal Sciences，2019，144：129-146.

LUO C Y，HUANG Z Z，ZHU X G，et al.Flow and heat transfer characteristics of liquid metal sodium in tubes with different inner wall structures［C］//IOP Conference Series：Earth and Environmental Science.Bristol，UK：IOP Publishing，2021，621：012028.

YANG Y P，WANG C L，ZHANG D L，et al.Heat transfer evaluation of liquid lead‑bismuth eutectic cross flow tube bundle：Numerical simulation part［J］.International Communications in Heat and Mass Transfer，2023，146：106892.

LISTRATOV Y，ZAKHAROV A，KRYLOV S，et al.Liquid metal mixed convection in an annulus with twisted tape［J］.Applied Thermal Engineering，2020，175：115350.

LI L X，SHI S，ZHAO J Y，et al.Numerical analysis on the flow and heat transfer characteristics of heat exchanger with cruciform tube［J］.Annals of Nuclear Energy，2025，210：110875.

BEIERSDORF D，BANDUCH M，KLUCK T，et al.Qualification of the laser powder bed fusion （L-PBF） manufacturing process for water‑cooled protective components made from 316L for plasma‑exposed use in the stellarator fusion device wendelstein 7-X［J］.Fusion Engineering and Design，2023，196：114018.

PANDEY V，LEE P S.Maximizing liquid‑cooled heat sink efficiency with advanced topology‑optimized fin designs［J］.International Journal of Heat and Mass Transfer，2024，229：125746.

ZHAO Y Z，ZHANG X L，YANG B，et al.A review of battery thermal management systems using liquid cooling and PCM［J］.Journal of Energy Storage，2024，76：109836.

ZHANG C，GONG J W，TONG Z T，et al.Topology optimization of liquid metal phase change heat sink with enhanced gradient thermal management for 100 W/cm² heat flux［J］.International Journal of Heat and Mass Transfer，2025，244：126922.

DU H Y，ZHU R H，SHI J，et al.Flow and heat transfer characteristics of liquid metal nanofluid in microchannel［J］.International Journal of Thermal Sciences，2025，213：109787.

何娜，陈永东，俞树荣，等.绕管式换热器壳侧液体降膜流传热特性分析［J］.流体机械，2023，51（5）：55-62.

HE N，CHEN Y D，YU S R，et al.Analysis of heat transfer characteristics on the shell side of spiral wound heat exchangers in liquid falling film flow［J］.Fluid Machinery，2023，51（5）：55-62.

刘世杰，孙依地，涂爱民，等.船用管式换热器纯逆流轻量化设计及试验研究［J］.压力容器，2025，42（7）：53-61.

LIU Shijie，SUN Yidi，TU Aimin，et al.Pure counterflow lightweight design and experimental study of marine tubular heat exchangers［J］.PressureVessel Technology，2025，42（7）：53-61.

万里平，杨良瑾，禹淞元.关于U形管换热器a型连接环形布管管板设计方法的讨论［J］.压力容器，2025，42（9）：44-50.

WAN L P，YANG L J，YU S Y.Discussion on the design method for annular tube layout tubesheets with a‑type connections in U-tube heat exchangers［J］.Pressure Vessel Technology，2025，42（9）：44-50.

2026年第54卷第1期

引用本文

BibTeX

文章信息

doi: 10.3969/j.issn.1005-0329.2026.01.007

接收时间：2025-05-17
首发时间：2026-10-22
出版时间：2026-01-30

补充材料

相关文章

文章信息

作者

出版历史

收稿日期：2025-05-17
修回日期：2025-12-15

基金

作者信息

¹上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093

²浙江中广电器集团股份有限公司，浙江丽水 323010

³上海元流新能源科技有限公司，上海 201306

通讯作者:

王子龙（1984），男，博士，副教授，研究方向为传热传质，通信地址：200093上海市军工路516号上海理工大学能源与动力工程学院，E-mail：wzl@usst.edu.cn。

参考文献

分享链接

https://castjournals.cast.org.cn/joweb/ltjx/CN/10.3969/j.issn.1005-0329.2026.01.007

分享至

全文二维码

扫描看全文

引用本文

BibTeX

本文的引用情况

2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

关闭全屏

BibTeX
EndNote
RefWorks
TxT