科 学 研 究

 

         在能源、动力、石油等工程领域中,广泛存在着两种以上不同相态或不同组分物质的多相混合流动,相界面是其基本特征。多相流热物理学即是研究这种多相流动及其传热传质过程规律的学科。深入研究多相流热物理学基础理论,解决能源开发、加工和转换过程中的多相流科学问题与关键技术,对促进我国社会经济发展、解决能源紧缺与环境污染具有重要意义。课题组以石油天然气的开发及储运、热能动力系统及其节能为研究对象,以实现节能减排及过程的安全高效为目标,以相界面演变特性为突破口,从分子、介观、宏观多尺度揭示相界面的物理及化学特性、规律,获得能质输运的机理和系统规律,并结合具体工业需求的特殊性创新能质输运过程组织与调控方法。研究方向主要包括 石油工程多相流 复杂液滴动力学 热能系统 动力工程多相流四个研究领域。

 

    气液两相流在实际工业生产制造中广泛存在和应用于石油化工、航空航天、食品药品生产、化工品制造、金属冶炼等领域。研究多相流体流动力学、热力学、传热传质学等科学问题,是石油领域实现现代化的重要理论和关键技术基础。

    在生物流体力学、油气开采工程、化学合成等领域等经常遇到组成和结构复杂的液滴,它们在变形、运动、相互作用时具有不同于普通液滴的一系列特殊行为。理解这些复杂液滴的微观动力学特性及宏观行为,对于细胞分类、提高石油采收率等具有重要意义。

    热交换器是在具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备,是开发利用工业二次能源、实现余热回收和节能减排的主要设备。提高热交换器及热力系统性能与效率,是节约能源、提高能源利用效率,从而解决我国能源问题与环境问题的重要途径。

    现代船舶、航空航天器等动力系统内的液体燃料在雾化后,其与气体的掺混是决定动力性能的关键过程之一。液滴分布、两相流动结构直接影响着燃烧室内的压力、温度分布,从而影响发动机的推进性能。深入揭示掺混流动的机制、规律,可以为动力系统的结构优化提供指导方向。

国 际 合 作

    全钒液流电池是一种能量转换装置,因其具有可深度放电、功率和容量相互独立、使用寿命长和安全性高等优势,在间歇性可再生能源存储利用、电厂调峰、分布式电源等应用方面极具前景。目前,钒电池存在能量密度低、功率密度小、自放电量大等问题。我们主要关注导致自放电现象的离子交换膜内传质过程。