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国家自然科学基金重大项目“气固湍流燃烧的多尺度耦合特性和与机理”中期评估会在武汉召开

    国家自然科学基金重大项目“气固湍流燃烧的多尺度耦合特性和与机理”中期评估会在武汉召开


      2017年3月21日-22日,国家自然科学基金委员会工程与材料科学部在武汉召开了国家自然科学基金重大项目“气固湍流燃烧的多尺度耦合特性和与机理”中期评估会。中期评估专家组专家和来自浙江大学、东南大学、清华大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学的项目课题组全部成员共40余人参加了本次会议。

        中期评估会中,项目负责人樊建人教授首先对项目总体研究进展进行了汇报,随后,樊建人教授、钟文琪研究员、罗坤教授、赵海波教授等分别就四个课题“固体燃料颗粒在多尺度耦合条件下的动力学特性”、“气固湍流的多尺度结构演化与相互作用机理”、“气固湍流燃烧的多尺度结构耦合机理研究 ”、“气固湍流燃烧多尺度耦合模拟与设计方法”进行了中期汇报。与会专家就研究情况进行提问和讨论交流,对项目执行过程中出现的问题进行了细致的询问,重点考察了各个课题的研究任务执行情况、取得的创新性研究成果和人才队伍建设、国际合作等情况。

        该重大项目取得了以下研究进展:

        (1)建立了单个煤粉颗粒燃烧反应系统、基于数字全息的热态颗粒场的测量系统、挥发性碱金属以及颗粒燃烧参数(温度、半径)等多参数同时在线测量的LIBS和PLIF测量系统;研究了单颗粒煤粉的热解特性和碱金属释放特性,发展了煤粉热解CPD模型;开展了碳颗粒燃烧过程的直接数值模拟研究,揭示了燃烧过程中的反应速率变化规律、温度和组分分布特性,以及燃烧颗粒与流场的耦合作用机理。

        (2)发明了颗粒三维运动的正交X射线成像非接触式测量方法,并构建了具有自主知识产权的硬件和软件系统,发展了颗粒团絮尺度演化的测量表征方法。

        (3)创新性地提出了考虑多模态燃烧火焰的动态二阶矩湍流燃烧模型和煤粉燃烧复合小火焰燃烧模型,发展了多煤种通用热解模型,能够更加准确地捕捉燃烧过程的多模态结构及其与湍流的多尺度相互作用,可以更好地模拟气固两相湍流燃烧过程。

        (4)创新性提出了计算网格内考虑颗粒聚团结构的多尺度曳力模型、传热模型和化学反应模型,建立了考虑颗粒体积分数梯度的非均匀颗粒团聚的高阶精度数值模拟方法,在宏观数值模拟层面能反映介尺度结构对反应-传递-流动行为的影响。

        中期评估专家组认为该项目进展顺利,发展态势良好。评估组专家也对项目各课题间如何实现研究工作逻辑的承上启下、如何聚焦国际前沿的研究难点和做出国际领跑水平的研究工作、如何实现基础科学研究工作向工业应用和生产的转化等方面提出了建议和要求。



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