1、超临界流体转变机理与工质特性研究
超临界流体广泛存在于宇宙天体，其热力学特性和动力学行为可能支配着气态巨行星内部物质的奇特物理过程。同时，超临界流体因其突出的热质传递效率和扩散性，使其成为先进能源与动力系统中的重要原材料。一直以来，超临界流体均被处理为无结构、均匀的单一流体。近年来，多篇权威论文的研究指出，超临界流体不应再被视为单一的无法区分的流体，“Widom_Line”可作为超临界流体“类液”与“类气”相态转变的跨越线，超临界流体全新的认知篇章已开启，急需建立新的认知框架。然而，超临界流体跨越“Widom_Line”时的相态转变过程是否属于二阶或高阶的连续相变？超临界流体由“类液”向“类气”转变的演化特性及动力学机制仍十分不清晰。开展超临界流体相态转变的物理机制与非平衡动力学特性研究对于更好地揭示自然规律、认识宇宙天体物理行为，更好地掌握超临界流体的热力学与动力学输运性质、流动与传热规律具有重要的科学意义，为以超临界流体为工质的先进动力系统的设计与优化提供更好的理论支撑，具有重要的实际应用价值。
团队建立了超临界水/二氧化碳流动与传热实验平台，开展了超临界流体分子动力学模拟、超临界流体热工水力特性研究、超临界流体可视化实验研究、超临界流体腐蚀特性研究。
2、超临界二氧化碳布雷顿循环系统研究
超临界二氧化碳发电技术以二氧化碳为工质，采用真实气体闭式布雷顿循环，整个循环工作在二氧化碳临界点以上，循环结构接近理论最优的广义卡诺循环。此发电技术有望彻底改变140多年来以水和蒸汽为工质，采用朗肯循环的传统热力发电方式。与传统发电技术相比，超临界二氧化碳循环发电技术具有效率高、灵活性好、适用性广、设备和系统体积小等优势。（1）高效性：600℃等级超临界二氧化碳循环发电机组供电效率比传统蒸汽朗肯循环发电机组提高3~5个百分点，700℃等级机组则可提高5~8个百分点。（2）紧凑性：超临界二氧化碳透平机仅为同容量同参数汽轮机的1/25；超临界二氧化碳回热器为同换热量水循环回热器（高加）的1/10。（3）灵活性更优：超临界二氧化碳循环发电机组拥有深度调峰和快速调峰的能力，可在0%~100%供电负荷自由调峰，且调峰速率可达6%/min。（4）热源适应性广：超临界二氧化碳循环发电技术是一种变革性、颠覆性的通用的热力发电技术，其可应用在火电、核电、光热、联合循环发电等多个领域。
团队建立了超临界二氧化碳流动与换热实验平台三套，可适用不同需求。开展了超临界流体基础换热单元换热、动态特性、流动不稳定性研究，开发了新型紧凑式换热器、LBE-SCO2耦合式换热器等多种结构，开发了超临界二氧化碳布雷顿循环系统分析程序。
3、第四代铅冷反应堆热工水力特性研究
铅冷快堆（LFR）是第四代反应堆系统极具发展潜力的堆型之一，具有反应堆设计紧凑且体积小、导热性能好、热效率高、功率大、可自然循环且噪音小等优点，非常适合核动力潜艇、航母等对小体积、高功率、高灵活性有特别需要的平台，也可满足其他多重环境中的有高效、灵活等复杂用电需求的平台（如可移动小型模块化核电源、孤岛运行核电源、分布式电网供应等）。
团队建立LBE实验平台，研究了LBE流动与传热特性，LBE-SCO2耦合流动和传热规律，建立了LBE传热计算模型，开发了液态金属驱动装置，研究了系统动态边界约束下非对称结构微孔道换热器的时空协同优化方法，开发适用于高换热端差、大温跨条件下的LBE-SCO2换热器设计计算方法和准则。
(创新港)
