一、研究目标（1）完成液态金属-超临界氮换热特性以及液态金属相变特性研究；（2）完成液态金属-超临界氮换热器设计和优化方法研究；（3）完成液态金属-超临界氮换热器工艺设计与试验件加工。二、研究内容（1）液态金属-超临界氮换热特性以及液态金属相变特性研究结合超临界氮和镓铟锡液态金属的物性特点，将理论分析、数值计算和三维仿真相结合，总结液态金属-超临界氮的对流换热计算方法。利用CFD、分子动力学等方法研究超临界氮在拟临界点附近和镓铟锡液态金属在冰点附近的热物性分布规律，提出全新的超临界传热无量纲关联式，总结液态金属的冰堵抑制方法。（2）液态金属-超临界氮换热器设计和优化方法研究在充分调研现有低温换热器的基础上，比较各种换热器种类的优缺点，结合液态金属-超临界氮换热压力高、温差大的特殊性，选取合理可靠的换热器型式。在给定的进出口温度、进出口压力和镓铟锡液态金属流量的条件下，开发完备的换热器设计方法，包含流道选型、流道尺寸计算、内部导流件计算、板层排布计算、封头结构计算和换热器校核计算方法。计算公式应有权威参考依据，或得到充分的试验验证。在基于甲方提供的工况参数所开展的换热器初步设计基础上，采用替代优化法、数字孪生法、机器学习算法和分布参数法等优化算法，构建一套针对低温紧凑式换热器的整体优化设计框架，兼顾通道选型、通道排列等强化换热手段，解决复杂结构的相互作用和权衡设计问题，针对液态金属-超临界氮换热器展开优化设计。并对换热器超压、冰堵等情况提出应对预案和安全性设计要求。（3）液态金属-超临界氮换热器工艺设计与试验件加工开发液态金属-超临界氮换热器的3D打印或一体成型加工方法，明确换热器表面微结构的制造方法，并根据设计要求，完成2套试验件的实物加工。
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