蓄热技术可以解决能源的间歇性和不稳定性等问题,广泛应用于国民经济中的电力、钢铁、航天等行业。水是一种良好的蓄热材料,水蓄热技术是应用最广的蓄热技术之一。但是,目前的水蓄热技术是基于常压条件下的,属于低温蓄热的范畴。本文旨在将水蓄热技术的温度范围拓展至中高温范围,也就是广义上的亚临界状态。通过实验和数值模拟方法,重点研究亚临界水在保温过程中的蓄热特性及其机理。首先,本文搭建了亚临界水蓄热实验平台,最高蓄热温度为280℃,最高压力达到10MPa。对不同初始温度的保温过程进行了实验研究。结果表明：在保温过程中,水箱内液体区域存在热分层现象,气相区温度均匀,略低于液相区温度。无量纲温度随初始温度的上升而略有下降。随初始温度的上升,初始蓄热量、初始蓄(?)量、散热率、(?)损失率、蓄热效率和蓄(?)效率明显上升。随后,建立了层流自然对流条件下的数学模型及其数值求解方法。在实验和数值模拟结果对比的基础上,分析了保温过程中蓄热水箱内部流场、温度场的演变过程及各部分间的传热特性。结果表明：亚临界水的保温过程可以划分为非稳态阶段和准稳态阶段。非稳态阶段分为初始阶段和发展阶段。初始阶段主要受初始条件中的阶跃性温差影响。液相区和气相区形成热分层现象,壁面区温度快速下降。发展阶段主要受水箱各部分之间温度不均匀性影响。液相区热分层程度逐渐加强,流动逐渐减弱。气相区内热分层结构逐渐被涡旋结构占据,内部温度均匀。壁面区中部温度重新上升,内部存在轴向传热。保温过程中,保温层区温度首先从内壁面上升,逐渐向外壁面扩散。准稳态阶段主要受水箱内部与环境之间的温差影响。液相区分为顶部涡旋区、中部环流区和底部滞止区。气相区中心被大涡旋占据,右下角存在小涡旋,内部温度均匀。壁面区呈现中部温度高,两端温度低的特点,在气液交界面附近温度梯度较大。保温层区的内壁面温度高,外壁面温度低,等温线与壁面平行。根据数值模拟的结果,分析了亚临界水保温过程蓄热特性随影响参数的变化规律。结果表明：较高的初始温度有助于提高初始蓄热量、初始蓄(?)量和蓄(?)效率,蓄热效率随初温的上升先下降后上升。升高水箱长径比、壁面材料的比热和密度、壁面层厚度或者降低环境温度,有利于提高初始蓄热量和初始蓄(?)量；降低水箱长径比、壁面材料的比热和密度、保温层导热系数、对流换热系数或者提高壁面层厚度、保温层厚度,有利于蓄热效率和蓄(?)效率升高。其它参数变化对蓄热性能没有明显影响。搭建了大规模亚临界水蓄热实验平台,进行了不同工况条件下的保温实验,并且对亚临界水蓄热技术开展了应用研究。实验结果表明：在初温为150℃、液位高度为3.5m时,系统拥有最大初始蓄热量和初始蓄(?)量,分别为4.12GJ和682.7MJ。经过8小时和24小时,其蓄热效率分别为97.95%和93.81%,蓄(?)效率分别为96.17%和88.67%。初始蓄热量、散热率、初始蓄(?)量和(?)损失率随初始温度和液位高度的升高而升高。蓄热效率和蓄(?)效率随初始温度的升高而降低,随液位高度的升高而升高。以提供热量为目标时,应选择初始温度低、液位高的初始工况,此时蓄热量和蓄热效率都较高；以提供炯量为目标时,选择初始温度高、液位低的工况,其蓄(?)量较高,而蓄炯效率低；选择初始温度低、液位高的工况,其蓄(?)量较低,而蓄(?)效率高。