二、实验室的研究方向，主要研究内容，预期研究目标-南京工业大学.doc

二、实验室的研究方向，主要研究内容，预期研究目标实验室的研究方向图1 实验室研究方向 2.2 主要研究内容 2.2.1 传热强化与高效节能装备 本方向主要围绕强化传热与高效节能中的关键科学问题，同时针对强化传热过程流动阻力（或功耗）增加等问题，以流场和温度场相互配合的思路提出传热强化新技术，获得一系列具有自主知识产权的强化传热新结构。 （1）强化传热 本方向主要研究换热器内部强化传热机理；包括新结构新工艺的发明与工业应用。 应用对流换热强化的场协同理论，针对换热结构内单相层流与湍流流动换热强化的问题，将改善边界层的流动状态、增加管壁的粗糙度、插入特殊的结构等方法相结合，设计新型传热结构，在提高传热效率的同时使得阻力增加不明显。研究变截面流道内流动、扩张-收缩流动与流体脉动的强化传热机理，分析流动中速度场与温度场的耦合情况，构建强化传热效应的评价准则，开发一系列的强化传热表面，进一步拓展强化传热技术的工业应用。 采用CFD技术对各类传热强化结构进行数值分析，建立其流动与传热的计算流动动力学模型，与实验相结合，通过分析整体与局部传热特性为开发新型高效换热结构提供理论依据。 （2）多相流与多尺度传热的研究 多相流动重点研究换热结构中沸腾冷凝的传热强化问题，以传热学、流体力学的基础理论为先导，通过开发新的传热结构提高沸腾冷凝传热系数，研究内部流动过程机理，考察结构尺寸、流动状态、操作条件、物性等对强化传热的影响规律，采用先进的测试手段获取内部速度场、温度场等关键参数，为开发新型高效结构换热器奠定理论基础。 采用宏微观分区、界面耦合的方法对几何尺度跨越几个数量级的传热现象进行研究，研究多尺度下传热与流动的特点与规律，结合分层模拟、逐次深化的思想对多尺度流动传热进行数值模拟，建立其分析预测模型。 （3）复合强化传热研究与高效换热装置研发向能源、动力、石油化工等领域， 生物质气燃气蒸汽系统研制及强化。针对传统的固定床气化过程容易烧穿和搭桥，导致气化过程不稳定的难题，开展新型“反烧式”生物质固定床热化学转化过程研究：设计多段“反烧式”固定床气化炉，研究气化炉的结构和气化反应动力学性能的耦合机制，揭示“反烧式”气化过程的气化机理，实现低成本、高效、稳定的气化过程；对固定床生物质颗粒堆积模型及其气体流动阻力规律进行研究，获得固定床气化炉放大设计的准数关联式。揭示低热值生物质气燃烧过程的规律，开发多喷管低热值生物质气燃烧器，提高燃烧过程的稳态、动态及安全特性。 生物质热化学转化合成化学品。开展多段“反烧式”固定床气化炉裂解、气化机理及过程研究；开发生物质燃气耦合物理和化学过程的低成本、高效率脱除焦油工艺及装备，研究焦油深度脱除机理；生物质燃气气体成分变换及调配比例过程热力学和动力学规律；生物质燃气低温催化合成甲醇（二甲醚）等化学品过程研究。 低成本CPC聚光型太阳能中低温热利用系统研究。拟将热管传热技术与真空管技术相结合，并和小型CPC（复合抛物面聚焦）聚光技术相耦合，解决太阳能中低温应用过程的低效率和易“爆管”的局限性：重点解决热管、全玻璃真空管和导热介质的高效耦合和封接，研究其稳态和动态传热特性；小型CPC的设计、优化和低成本跟踪特性，揭示其与热管真空管集热器的高效集成规律。 太阳能高温热化学循环制氢过程研究。太阳能高温热化学循环制氢成本低，过程清洁无污染，是太阳能高温热利用和氢能开发的有效结合点：设计太阳能高温热化学循环制氢氧化物反应物体系及循环过程；针对氧化物反应体系，开发高效均匀吸热的腔式太阳能热化学循环反应器，揭示反应器高温集热、传热规律，优化反应器的结构设计；研制太阳能高温热化学循环制氢反应器，对高温条件下的耦合传热、传质和反应特性进行研究，揭示热化学制氢反应过程热力学、动力学规律及分离规律。 聚光型太阳能、生物质能耦合利用系统。结合建立系统的结构框架，给出能耗数据获取及传输的设计和实现数据监测、数据分析与数据维护管理一是生产设备的强化，包括新型反应器、热交换器、高效填料、新型塔板等；二是生产过程的强化，如反应和分离的耦合、分离过程的耦合、外场作用及其他新技术静态混合器水力旋流器基于流体机械的机械和流体流动两方面特性，小波分析流体机械稳态流动特征，泵系统研究微中液体流动过程中液固界面力、速度滑移、温度阶跃和表面粗糙度等边界条件的作用机理、表征方法及其对流动的影响规律建立流固流耦合传热分析方法，研究管介质、微通道的耦合；封装，微的。1-2套新能源装备技术示范工程和小规模工业化装置。 2.3.3 混合、分离、输运强化与高效过程装备 高粘度介质搅拌混合机理的研究及搅拌设备的设计方法。以强化传热、提高混合质量、改善被混合介质的性能为目标，通过研究高粘度流体的混合机理以及不同桨叶型式和操作条件下流体的流动特性，建立搅拌桨选型及优化设计方法，提高