热辐射传输与流动控制-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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热辐射传输与流动控制

项目名称：热辐射传输与流动控制
项目类别：创新研究群体科学基金
批准号：51121004
申请代码：E0603
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2012-01-01-2014-12-31

项目负责人：谈和平
负责人职称：教授
依托单位：哈尔滨工业大学
批准年度：2011

中文摘要：

本群体依托国家工程实验室，以教育部创新团队、国防科技创新团队为核心，面向国家安全和可持续发展重大需求，在共同感兴趣的热辐射传输与流动控制领域开展长期的合作研究，自然形成了理工结合、军民兼顾、交叉渗透的科研方向和创新力强且稳定的学术团队。本群体近五年来获国家自然科学二等奖1项、参与获得国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖1项；1993至2005年间获国家级奖励包括国家技术发明二等奖、国家自然科学二等奖各1项，参与国家自然科学三等奖、国家科技进步二等奖各1项。发表的论文被SCI收录374篇，被SCI他引1292次。本群体将瞄准国际学术前沿，紧密结合我国中长期发展规划和国家重大科技专项，进一步深入研究国防和民用能源动力领域的热辐射传输及流动控制基础科学问题，为我国相关重大科技专项的自主创新提供理论和技术支撑。

中文主题词：红外辐射传输；流动控制；燃烧；多场耦合；

英文摘要：

infrared radiative transfer；flow control；combustion；multi-field；

英文主题词： infrared radiative transfer；flow control；combustion；multi-field；

结论摘要：

本群体依托国家工程实验室，面向国家安全和可持续发展重大需求，在热辐射超光谱特性与泛尺度传输机理、弥散介质热辐射传输与气固两相流、多效应耦合下流动控制与诊断等方面取得了系列研究成果。在热辐射超光谱特性与泛尺度传输机理方面采用密度泛函微扰理论和第一性原理分子动力学方法，实现了硅、砷、锗等固体材料高温介电函数的第一性原理模拟。首次推导了吸收、散射介质内矢量辐射传递方程，给出了梯度折射率介质内矢量辐射传递方程的欧拉描述形式；建立了求解多维复杂形状辐射与耦合传热的自然元数值策略；导出了梯度折射率介质瞬态辐射传递的格子-Boltzmann模型；分析了光学黑洞的热辐射特性与黑洞结构特征间的关系；试验和数值模拟了热冲击条件下红外窗口温度和应力变化，得到不同条件下的失效判据。在弥散介质热辐射传输与气固两相流方面采用两相格子Boltzmann方法模拟了方腔内纳米流体的自然对流换热特性。利用环形浓缩器实现了内浓外淡的一次风；开发了无扩锥的直流一次风燃烧器结构，将高浓度煤粉直接送入中心高温回流区，满足了着火和稳燃的需求。在多效应耦合流动控制与诊断方面建立了摩擦阻力系数定量描述的理论公式，解释了零雷诺应力时减阻率不一定最大的实验现象；揭示了流体粘弹性对湍流猝发过程、湍动能输运模式、相干结构和间歇性的影响；揭示了极低雷诺数下的传质强化及微液滴动力学机理。提出了基于闭式布雷顿循环的超燃冲压发动机热管理系统；基于多场耦合等离子体流动控制，完成了目前国际上唯一实现束流聚焦的磁聚焦霍尔推力器型号研制。提出了基于流动主动控制的多级低反动度压气机设计方法。自2012年以来，发表及录用SCI论文171篇，被SCI他引1418次；授权国际、国家、国防发明专利35项；获软件著作权15项；出版专著8部；获省部级科学技术奖（自然类、发明类）一等奖3项，二等奖2项。Huilin-Gidaspow曳力模型已被CFD软件FLUENT-14.0版本采用；红外辐射特性研究成果已用于中段拦截试验中数据遥测方案论证及评估；杂散辐射分析与抑制已用于FY-4卫星、XX弹等型号的多传感器布局、复合制导红外系统热光学设计。群体成员中1人入选万人计划，2人获国家自然科学基金委优秀青年基金；2人获教育部新世纪优秀人才支持计划。群体成员指导的博士中2人获全国百篇优秀博士学位论文提名。

成果综合统计