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2005年度国家自然科学奖


工程气固两相流动中若干关键基础问题的研究

由浙江大学樊建人等完成

    该项目系统地对气固两相流动特性进行深入的试验研究和理论研究,其中包括气固两相湍流中颗粒和气体相互作用的机理和数学模型;气固两相流边界层特性及颗粒与壁面传热的强化机理;流化床高浓度气固两相流动特性。特别是针对气体-颗粒,颗粒-壁面,颗粒-颗粒之间的相互作用这些关键基础问题,提出一整套独立的,具有自主知识产权的学术思想和技术手段,并成功地将基础理论的研究成果应用到具体工程实践中。
    该项目主要研究成果为:
    1. 创新性地提出了描述气固两相湍流流动的数学模型(脉动频谱随机颗粒轨道模型),改进了国内外同类两相流轨道模型的不足,同时创新性地提出了颗粒群在脉动气流中的阻力系数计算公式,并已应用于工程实际。
    2. 通过对气固两相湍流射流的试验研究,从本质上揭示了两相间湍流相互作用的机理,获得了反映颗粒相湍流扩散作用的关键性参数,为理论模型的验证提供了依据。
    3. 首次采用高精度紧致差分方法对较高雷诺数的气固两相湍流进行了直接数值模拟。并发展了多种数值模拟方法,包括谱方法和谱元方法,揭示了较高雷诺数气固两相流拟序结构的发展和演变过程。
    4. 首次发现了气固两相湍流边界层变薄和分离点滞后等新现象。运用混沌理论分析气固两相横掠圆管的传热过程。这些研究成果丰富了人们对气固两相湍流边界层的认识和了解,从而推进了边界层理论的进一步发展。
    该项目研究成果共有57篇学术论文在国内外发表,其中在《AIChE J.》、《Energy & Fuel》、《Fuel》、《J.Eng.Gas Turb.Power》、《Chem.Eng.Res.Des.》、《Wear》、《Energy》、《Int.J.Heat Mass Tran.》等国际权威学术刊物中发表28篇,被SCI收录27篇次,被EI收录30篇次。

 

                    

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