【1】Nian Xu, Xiangjun Zhou, Jun Chen, et al. Active boiling enhancement on microstructured surfaces: A study on the superiority of sinusoidal electric fields in thermal boundary layer disruption. Applied Thermal Engineering, 2026, 297: 130836.
论文简介：高功率电子器件的热管理是提升能源系统效率与可靠性的关键挑战，然而传统的表面强化方法常受限于其被动调控特性。本研究采用分子动力学模拟，探究电场与微结构表面在界面能量传输效率上的协同效应。通过制备碗形凹坑(N0)、半球形凸起(N1)和凸起-凹坑复合结构(N2)三种特征基底，在其表面覆盖石墨烯涂层，并施加正向、负向及正弦交变电场。结果表明，表面形貌对成核特性起主导作用，其中凸起结构实现最早成核(251 ps)，这与尖端区域局部温度升高相关。电场调控表现出显著的“结构依赖性”：直流电场促进凹坑与复合结构的成核，但抑制凸起结构的成核，这与场致偶极取向增强界面稳定性的现象一致。值得注意的是，正弦交变电场在所有表面结构中均表现出强化效应，其周期性电驱力引发界面偶极的持续重定向，从而破坏近壁面液层结构，最终在所有构型中实现传热效率的显著提升与流体温度的快速升高。此外，石墨烯纳米片在三相接触线附近的择优聚集会导致传热行为的局部变化。这一结果对将来“电场-结构-流体”的组合选择提供了重要的理论指导。
【2】Nian Xu, Xiangjun Zhou, Jun Chen, et al. Heat transfer characteristics and mechanism of multi-droplet synergistic spray cooling: An experimental and molecular dynamics simulation study. International Journal of Thermal Sciences, 2026, 227:110884.
论文简介：喷雾冷却在高热流密度电子器件的热管理领域日益受到关注，然而喷雾分布与液滴尺度传热之间的耦合机制仍不够明晰。本研究采用喷雾冷却实验与分子动力学模拟相结合的多尺度方法，探究了多液滴协同冷却的传热特性与机理。实验结果表明，在所测试的喷嘴中，直径为0.15厘米的喷嘴因液滴动量、覆盖度均匀性和冷却剂供给之间的良好平衡，表现出最佳的冷却性能。综合考虑冷却剂利用率与几何约束条件，在喷雾高度为2.6厘米时识别出“刚好覆盖”的最优喷雾工况，在实现高效表面覆盖的同时避免了冷却剂的过度损失。此外，引入气相可通过促进二次雾化和改善液滴分布显著提升传热效果，其最佳工作高度移至2–3厘米范围。为阐明其内在机理，本研究通过分子动力学模拟比较了单液滴与多液滴撞击加热铜基板的过程。结果表明，多液滴之间的相互作用促进了液滴铺展、融合及连续液膜的形成，从而显著提高了界面传热效率。这些发现揭示了多液滴协同冷却与均匀表面覆盖是高效喷雾冷却的关键机制。本研究建立了微观液滴相互作用与宏观喷雾配置之间的机理关联，为高性能喷雾冷却系统的设计提供了指导。
