為充分展示能源與動(dòng)力工程系2025年度科研工作進(jìn)展，集中呈現(xiàn)學(xué)科領(lǐng)域創(chuàng)新性突破與標(biāo)志性成果，強(qiáng)化科研成果的宣傳推廣與轉(zhuǎn)化應(yīng)用，激發(fā)師生創(chuàng)新活力、營(yíng)造良好學(xué)術(shù)氛圍，能源與動(dòng)力工程系組織開(kāi)展“能源與動(dòng)力工程系2025年度亮點(diǎn)科研成果”評(píng)選活動(dòng)。以下11個(gè)成果進(jìn)入師生投票環(huán)節(jié)，成果展示為隨機(jī)順序，不分先后。誠(chéng)摯邀請(qǐng)您為認(rèn)可的成果投票！

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2025年12月29日-2026年1月5日

成果01

7N級(jí)超純氫制取與示范應(yīng)用

成果簡(jiǎn)介：

高純/超高純H是我國(guó)芯片半導(dǎo)體行業(yè)（電子特氣）所必需，關(guān)乎中美交鋒核心領(lǐng)域。高效H制取與凈化是工業(yè)氣體中上游核心技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)H高純安全供應(yīng)的基礎(chǔ)?；诿芏确汉碚?DFT)通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬(AIMD)解釋LaNi失活因素，據(jù)此提出增加Al配比、表面氟化、升溫運(yùn)行以增強(qiáng)對(duì)CO、HS雜質(zhì)耐受，據(jù)此合成了LaNi4.3Al0.7合金氫氣直接吸附吸附劑，可以從各類貧氫-富氫場(chǎng)景選擇性吸附氫氣。重構(gòu)了單塔-雙碳-四塔氫氣直接凈化分離新工藝實(shí)現(xiàn)了氫氣純度≥99%、氫氣收率≥93%雙高，進(jìn)一步提出中溫氫氣吸附耦合鈀膜分離溫場(chǎng)協(xié)同制取超純氫，設(shè)計(jì)建設(shè)了氫氣直接吸附-膜分離高效聯(lián)合提純?cè)O(shè)備，于深圳燃?xì)?、成都博能氫能科技公司開(kāi)展了管網(wǎng)摻氫（摻氫10~15%）末端氫氣提純示范，實(shí)現(xiàn)了氫氣純度99.99999%(7N)，達(dá)到電子特氣品質(zhì)；實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)備壽命大于8000小時(shí)。該成果被評(píng)價(jià)為“突破了鑭鎳鋁氫氣直接吸附劑中溫耐毒機(jī)理、成型、工藝與裝備一體化技術(shù)，與鈀膜分離溫場(chǎng)協(xié)同實(shí)現(xiàn)了超純氫純化”，為從低濃度混合氣中高效提取超高純電子級(jí)氫氣提供了新實(shí)踐路徑。

成果02

跨尺度多相介質(zhì)空化與空泡動(dòng)力學(xué)

成果簡(jiǎn)介：

本年度，團(tuán)隊(duì)圍繞“跨尺度多相介質(zhì)空化與空泡動(dòng)力學(xué)”開(kāi)展系統(tǒng)研究，在以下三個(gè)方向取得重要突破：

一、微觀界面穩(wěn)定性機(jī)理

研究揭示了親水性粗糙鋼表面納米氣泡的形貌與基底幾何形貌之間的關(guān)聯(lián)性，突破了傳統(tǒng)理論對(duì)納米氣泡在親水表面行為的認(rèn)知局限，為理解實(shí)際浸潤(rùn)性條件下氣核的生成與穩(wěn)定機(jī)制提供了關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)依據(jù)，對(duì)微納界面設(shè)計(jì)與調(diào)控具有重要科學(xué)價(jià)值。

二、空化泡-顆粒相互作用機(jī)理

在空化與多相流動(dòng)力學(xué)方面取得兩項(xiàng)重要進(jìn)展：一是首次闡明了邊界層流動(dòng)對(duì)空泡誘導(dǎo)壁面顆粒運(yùn)動(dòng)行為的關(guān)鍵調(diào)控作用，揭示了近壁區(qū)顆粒起動(dòng)的流固耦合機(jī)制；二是發(fā)現(xiàn)了非對(duì)稱渦對(duì)中重慣性顆粒的動(dòng)態(tài)“捕獲-泄漏”競(jìng)爭(zhēng)規(guī)律，深化了復(fù)雜渦結(jié)構(gòu)輸運(yùn)顆粒的理論認(rèn)知。這些成果為工業(yè)設(shè)備中的顆粒沉積控制與表面防護(hù)提供了新原理。

三、極端條件空化行為的主動(dòng)調(diào)控與應(yīng)用拓展

團(tuán)隊(duì)提出利用表面微結(jié)構(gòu)調(diào)控空泡潰滅形態(tài)與射流方向的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高能空蝕破壞的可控疏導(dǎo)，為水力機(jī)械抗空蝕設(shè)計(jì)開(kāi)辟了新途徑。同時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)解析離心血泵啟動(dòng)過(guò)程的多相流動(dòng)特性與血液相容性，推動(dòng)了空化動(dòng)力學(xué)與生物醫(yī)學(xué)工程的學(xué)科交叉，為高端醫(yī)療器械的研發(fā)提供了重要科學(xué)支撐。

成果03

46MW大容量單級(jí)單吸立式離心泵

成果簡(jiǎn)介：

本成果依托環(huán)北部灣廣東水資源配置工程地心泵站工程，針對(duì)特大流量離心泵葉輪與導(dǎo)葉設(shè)計(jì)不匹配導(dǎo)致流動(dòng)損失大、葉輪-蝸殼動(dòng)靜干涉導(dǎo)致壓力脈動(dòng)強(qiáng)、葉輪狹窄流道制造和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)難等行業(yè)技術(shù)難題，采用理論分析、數(shù)值模擬、模型試驗(yàn)、制造工藝、監(jiān)測(cè)技術(shù)等手段開(kāi)展了系統(tǒng)研究，研發(fā)了46MW大容量單級(jí)單吸立式離心泵（世界最大容量），形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的特大流量高揚(yáng)程立軸離心式水泵成套技術(shù)。創(chuàng)新點(diǎn)如下：

（1）發(fā)明了葉輪出口流體環(huán)量衰減的離心泵水力設(shè)計(jì)方法，推導(dǎo)了無(wú)葉區(qū)環(huán)量分布的解析解，突破了葉輪出口和導(dǎo)葉進(jìn)口等環(huán)量假設(shè)的局限，為顯著提升離心泵效率奠定了理論基礎(chǔ)。

（2）發(fā)明了長(zhǎng)短葉片、S型出口仿生葉輪，大幅降低了葉輪出口空間流動(dòng)不均勻誘導(dǎo)的高壓力脈動(dòng)，減小了水力損失，提高了離心泵運(yùn)行穩(wěn)定性。

（3）發(fā)明了分鑄成型-整體組焊水利工程葉輪制造技術(shù)、水壓端面自平衡式主軸密封結(jié)構(gòu)，研制葉片表面水壓非接觸同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和靜動(dòng)平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)葉輪無(wú)裂紋、葉輪零配重、主軸無(wú)泄漏和內(nèi)流場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

研究成果入選2025年國(guó)家能源局首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備名單，并預(yù)計(jì)2026年投產(chǎn)運(yùn)行。其成功研制與應(yīng)用，標(biāo)志著我國(guó)在大型離心泵自主設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域取得重大突破，打破了國(guó)外長(zhǎng)期的技術(shù)壟斷，填補(bǔ)了國(guó)產(chǎn)高端大泵的空白，保障了國(guó)家重大工程核心裝備的自主可控。

成果04

高負(fù)荷壓氣機(jī)及壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)

成果簡(jiǎn)介：

（1）方法體系構(gòu)建：提出了通流/CFD一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，搭建了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法的葉片氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)。構(gòu)建了涵蓋全流道特征的高負(fù)荷壓氣機(jī)參數(shù)化方法體系，發(fā)展了基于中弧線+厚度分布的葉型參數(shù)化方法、端區(qū)圓弧偏移的積疊線參數(shù)化方法、葉型前/尾緣端彎參數(shù)化方法及基于自由變形的多型面一體參數(shù)化方法，實(shí)現(xiàn)了物理特征與幾何參數(shù)變量關(guān)聯(lián)，將傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為可追溯的數(shù)字化流程，為新一代高負(fù)荷壓氣機(jī)的智能設(shè)計(jì)奠定方法基礎(chǔ)。

（2）預(yù)測(cè)模型完善：針對(duì)現(xiàn)代高負(fù)荷壓氣機(jī)復(fù)雜寬工況研究需求，基于S1流面受力分析，構(gòu)建了考慮激波影響的落后角修正方法，提出了一種跨音動(dòng)葉落后角模型，發(fā)展了適用于低雷諾數(shù)工況的損失、落后角及堵塞模型，提高了通流方法對(duì)跨音工況和低雷諾數(shù)工況性能的預(yù)測(cè)精度。

（3）工程方案設(shè)計(jì)：技術(shù)應(yīng)用于專項(xiàng)300MW壓氣機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，改善了跨音動(dòng)葉流動(dòng)性能、抑制分離，提高了跨音多級(jí)壓氣機(jī)設(shè)計(jì)工況效率>0.3%；應(yīng)用于某重大裝備研制項(xiàng)目多臺(tái)壓氣機(jī)串并聯(lián)增壓系統(tǒng)，建立了多臺(tái)壓氣機(jī)串并聯(lián)系統(tǒng)通流匹配分析方法，揭示轉(zhuǎn)速、可調(diào)導(dǎo)葉、管路閥門等匹配機(jī)理，提出了多參數(shù)協(xié)同運(yùn)行窗口，優(yōu)化了系統(tǒng)匹配運(yùn)行效率，提出了多臺(tái)壓氣機(jī)同步啟停運(yùn)行控制策略，支撐了該增壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析與運(yùn)行控制；應(yīng)用于東汽某型號(hào)燃機(jī)壓氣機(jī)設(shè)計(jì)，通流設(shè)計(jì)方案14級(jí)設(shè)計(jì)點(diǎn)壓比達(dá)20.4、效率≥88%。

（4）科學(xué)價(jià)值：高負(fù)荷壓氣機(jī)及壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)為重型燃?xì)廨啓C(jī)、壓縮空氣儲(chǔ)能等應(yīng)用場(chǎng)景提供了關(guān)鍵支撐，實(shí)現(xiàn)了高效高負(fù)荷壓氣機(jī)的完全自主化設(shè)計(jì)能力，其核心性能指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

成果05

高溫極端工況下動(dòng)力裝備的智能冷卻解決方案

成果簡(jiǎn)介：

針對(duì)動(dòng)力設(shè)備中極端熱負(fù)荷的挑戰(zhàn)，揭示了諸多場(chǎng)景中湍流各向異性對(duì)熱部件中近壁冷氣輸運(yùn)的控制機(jī)制，融合該機(jī)理機(jī)制和多源數(shù)據(jù)采用人工智能方法發(fā)展了物理信息嵌入的智能代理模型，提出了近壁射流冷卻的智能化優(yōu)化方法，將冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)迭代周期縮短至原來(lái)的幾十分之一，搭建的智能冷卻設(shè)計(jì)優(yōu)化平臺(tái)能應(yīng)對(duì)數(shù)千開(kāi)爾文的高溫冷卻問(wèn)題。該成果獲得了20項(xiàng)專利、5項(xiàng)軟件著作權(quán)和110多篇論文，2025年獲得德國(guó)紐倫堡國(guó)際發(fā)明展銀獎(jiǎng)。

成果06

超聲速射流激波剪切層作用機(jī)理及二氧化碳熱泵技術(shù)

成果簡(jiǎn)介：

利用超聲速流體的射流引射摻混作用，可實(shí)現(xiàn)增壓輸運(yùn)、流體混合和節(jié)流降溫等調(diào)控過(guò)程，被廣泛應(yīng)用于航空航天、制冷熱泵、燃料電池等領(lǐng)域。本團(tuán)隊(duì)以激波-剪切層干涉作用機(jī)理為核心科學(xué)問(wèn)題，建立了受限空間內(nèi)超聲速射流激波全新理論描述體系，深入揭示了激波發(fā)展規(guī)律及激波-剪切層作用機(jī)理，發(fā)展了基于引射作用的多過(guò)程流動(dòng)調(diào)控方法；在噴射器節(jié)流、蓄熱能量暫存與利用以及系統(tǒng)集成與調(diào)控方面取得了重要原創(chuàng)性成果；研制了10~300kW跨臨界二氧化碳熱泵系統(tǒng)。成果在我國(guó)新一代液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)冷方案設(shè)計(jì)和工程中得到成功應(yīng)用，在中石油、美的集團(tuán)、東方電氣、濰柴動(dòng)力落地應(yīng)用。相關(guān)研究成果發(fā)表于J. Fluid Mech.、J. Comput. Phys.、Applied Energy，獲2025年中國(guó)工程熱物理學(xué)會(huì)自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、2025年中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)技術(shù)發(fā)明特等獎(jiǎng)。

成果07

空天動(dòng)力超臨界CO冷卻與發(fā)電一體化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

成果簡(jiǎn)介：

本成果面向新一代水平起降超高速飛行器動(dòng)力系統(tǒng)的熱防護(hù)和電力缺口問(wèn)題，創(chuàng)新提出基于超臨界CO布雷頓循環(huán)的熱防護(hù)和熱利用一體化設(shè)計(jì)思路，建立了主動(dòng)冷卻/發(fā)電系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)集成方案，攻關(guān)突破了超臨界CO換熱器等關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與研制技術(shù)，研制了傳熱功率密度達(dá)38.5kW/kg的高熱重比超臨界CO-燃油換熱器，較國(guó)際公開(kāi)報(bào)道的最高水平提升約35%。創(chuàng)新運(yùn)用超臨界CO循環(huán)技術(shù)將飛行器來(lái)流和發(fā)動(dòng)機(jī)壁面的高溫?zé)崮苻D(zhuǎn)化為電能，完成了系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與原理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在實(shí)現(xiàn)主動(dòng)冷卻的同時(shí)有效滿足平臺(tái)電力需求。該成果為未來(lái)超高速水平起降飛機(jī)、先進(jìn)陸空兩棲平臺(tái)等裝備的能量管理提供了創(chuàng)新方案。相關(guān)研究成果發(fā)表于Applied Energy、Energy、Advanced Materials

成果08

煤礦風(fēng)排瓦斯高效催化氧化技術(shù)

成果簡(jiǎn)介：

甲烷是全球第二大溫室氣體，煤炭開(kāi)采占我國(guó)甲烷排放總量的30%以上，如何高效率、低成本處置煤礦超低濃度風(fēng)排瓦斯（<0.5 vol%）成為亟需攻克的難題。本技術(shù)提出采用流態(tài)化催化氧化方法（FCO）耦合經(jīng)濟(jì)高效礦石/固廢基催化劑對(duì)風(fēng)排瓦斯實(shí)現(xiàn)規(guī)模化處置，設(shè)計(jì)篩選出以礦石為原料的甲烷轉(zhuǎn)化催化劑，T90<550 ℃；在此基礎(chǔ)上首次建成了10000 m3/h處理量的FCO中試平臺(tái)，完成了72小時(shí)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，驗(yàn)證了技術(shù)可行性。經(jīng)山西省科技廳創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)服務(wù)中心組織專家鑒定，認(rèn)為成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。成果的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：

（1）將工業(yè)固廢/礦石原料用于規(guī)模化制備催化劑，成本與傳統(tǒng)蓄熱式催化氧化技術(shù)使用的催化劑有顯著降低，首次建成萬(wàn)方級(jí)流態(tài)化催化氧化中試平臺(tái)并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行；

（2）充分利用循環(huán)流化床優(yōu)異的傳熱傳質(zhì)特性，將廉價(jià)的固廢/礦石基催化劑顆粒作為床料實(shí)現(xiàn)蓄熱和催化雙功能，最大限度避免傳統(tǒng)蓄熱式固定床催化氧化反應(yīng)器中的局部過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)，降低因燒結(jié)、積碳、表面污染等引起的催化劑失活；

（3）易于放大，適合于大風(fēng)量氣體處理。流化床技術(shù)成熟，在煤電、化工等領(lǐng)域具有成熟的大型化運(yùn)行案例，對(duì)瓦斯風(fēng)量及濃度具有良好的波動(dòng)適應(yīng)性。

在我國(guó)大力開(kāi)展甲烷排放控制和煤礦風(fēng)排瓦斯規(guī)?；幹眉夹g(shù)缺乏的宏觀背景下，該技術(shù)的推廣應(yīng)用有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模超低濃度瓦斯氣體的排放控制，為我國(guó)煤礦低碳轉(zhuǎn)型提供重要的技術(shù)支撐。

成果09

靈活循環(huán)流化床發(fā)電技術(shù)

成果簡(jiǎn)介：

理論突破：揭示了循環(huán)流化床（CFB）鍋爐變負(fù)荷過(guò)程中恒溫動(dòng)態(tài)熱質(zhì)傳遞本質(zhì)，掌握了CFB鍋爐能量積蓄、傳遞與調(diào)控機(jī)制，打破了傳統(tǒng)上對(duì)CFB鍋爐熱慣性大導(dǎo)致啟動(dòng)速度慢、負(fù)荷變化速度慢的固有認(rèn)識(shí)，拓展了CFB鍋爐靈活性潛力的認(rèn)知邊界。

技術(shù)創(chuàng)新：研發(fā)了鍋爐蓄能技術(shù)和基于燃燒-循環(huán)干預(yù)的負(fù)荷調(diào)節(jié)技術(shù)，發(fā)明了CFB鍋爐長(zhǎng)周期壓火熱備和快速變負(fù)荷相關(guān)裝置，攻克了煤電機(jī)組超低蒸汽流量連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行、無(wú)輔助能源快速變負(fù)荷、全負(fù)荷污染物排放控制等系列難題。

工程引領(lǐng)：技術(shù)應(yīng)用于多臺(tái)300MW級(jí)亞臨界及超臨界CFB煤電機(jī)組，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)突破了目前國(guó)家最好水平。第三方測(cè)試結(jié)果表明，汽輪機(jī)不解列、不依靠外部輔助能源及燃料條件下，機(jī)組近零電功率輸出旋轉(zhuǎn)備用時(shí)間超過(guò)2小時(shí)（長(zhǎng)周期壓火）；結(jié)束壓火狀態(tài)后，無(wú)需投油助燃即可快速啟動(dòng)，啟動(dòng)過(guò)程中機(jī)組連續(xù)爬坡速率超過(guò)3.5%Pe/min（快速再啟）；純凝工況無(wú)儲(chǔ)能和無(wú)輔助能源條件下，機(jī)組高負(fù)荷區(qū)（50%-80%）、低負(fù)荷區(qū)（30%-50%）連續(xù)平均升/降負(fù)荷速率分別超過(guò)4.0%Pe/min、2.7%Pe/min（快速變負(fù)荷）；全過(guò)程塵硫氮污染物排放小時(shí)均值滿足超低排放要求。

科學(xué)價(jià)值：積極響應(yīng)了《新一代煤電升級(jí)專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案（2025—2027年）》的技術(shù)要求，為提升風(fēng)光等可再生能源消納能力、保障電力系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行、構(gòu)建清潔低碳安全高效能源體系提供了堅(jiān)實(shí)支撐。

成果10

基于AI的環(huán)境氣體性質(zhì)對(duì)LIBS信號(hào)影響規(guī)律研究

環(huán)境氣體性質(zhì)對(duì)LIBS信號(hào)影響的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型架構(gòu)圖

成果簡(jiǎn)介：

激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）技術(shù)因其無(wú)需樣品預(yù)處理、實(shí)時(shí)多元素檢測(cè)、可遠(yuǎn)程測(cè)量等優(yōu)勢(shì)，被譽(yù)為化學(xué)分析的“未來(lái)之星”。然而，LIBS的信號(hào)源是時(shí)空劇烈波動(dòng)的激光誘導(dǎo)誘導(dǎo)等離子體，其特性受環(huán)境氣體的劇烈相互作用影響。因此，理解環(huán)境氣體性質(zhì)對(duì)LIBS信號(hào)的影響規(guī)律對(duì)于等離子體，對(duì)于改善LIBS信號(hào)質(zhì)量進(jìn)而提高LIBS定量性能至關(guān)重要。傳統(tǒng)的研究方法通過(guò)控制每個(gè)氣體性質(zhì)（分子量、比熱容比、電離能等）獨(dú)立變化，研究其對(duì)LIBS信號(hào)的影響。然而，由于氣體種類有限、氣體性質(zhì)眾多且性質(zhì)之間存在復(fù)雜耦合，難以通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段控制環(huán)境氣體性質(zhì)發(fā)生獨(dú)立變化。

本成果摒棄傳統(tǒng)“控制變量”實(shí)驗(yàn)法的思路，借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立環(huán)境氣體性質(zhì)和LIBS信號(hào)的映射關(guān)系。先通過(guò)大量混合氣體實(shí)驗(yàn)建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，再建立Kolmogorov-Arnold Network (KAN)網(wǎng)絡(luò)模型，該模型在保持高精度的同時(shí)，具有更好的簡(jiǎn)潔性和可解釋性，更適用于挖掘物理量之間的映射關(guān)系。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)內(nèi)在規(guī)律，最后通過(guò)構(gòu)造模擬數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)單一變量的控制，從而剝離出每個(gè)性質(zhì)的獨(dú)立影響。結(jié)果表明比熱比對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的影響最大，電離能次之，分子量、導(dǎo)熱系數(shù)和粘度影響較??；比熱比對(duì)信號(hào)RSD的影響最大，電離能和分子量次之，導(dǎo)熱系數(shù)和粘度影響較小?；诖私Y(jié)果，進(jìn)一步從激光-樣品-等離子體-環(huán)境氣體之間相互作用過(guò)程的角度解釋了氣體性質(zhì)對(duì)信號(hào)強(qiáng)度和RSD的影響機(jī)理。

成果發(fā)表在《Analytical Chemistry》上，首次在LIBS及光譜領(lǐng)域?qū)⑷斯ぶ悄軕?yīng)用于復(fù)雜物理機(jī)制探究而非單純定量分析，并通過(guò)構(gòu)建傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法無(wú)法獲取的完整數(shù)據(jù)集，為人工智能在復(fù)雜物理關(guān)系探索中的應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了新的范式。

成果11

湍流多尺度結(jié)構(gòu)相互作用的研究

成果簡(jiǎn)介：

發(fā)展湍流和兩相流動(dòng)力學(xué)的統(tǒng)一理論，是《Science》雜志列出的125個(gè)最重要但尚未解決的前沿科學(xué)問(wèn)題之一。與此同時(shí)，含相變的多相湍流和含高聚物的復(fù)雜湍流流動(dòng)，作為湍流多尺度結(jié)構(gòu)相互作用的核心內(nèi)容，也被《中國(guó)力學(xué)2035發(fā)展戰(zhàn)略》列為關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。針對(duì)這類問(wèn)題，本年度孫超團(tuán)隊(duì)在含相變和含高聚物的多相湍流系統(tǒng)中對(duì)相變的統(tǒng)計(jì)特性和湍流結(jié)構(gòu)展開(kāi)了系統(tǒng)性研究。在含相變行為的多尺度湍流研究方面，通過(guò)可控實(shí)驗(yàn)、精細(xì)理論建模和直接數(shù)值模擬相結(jié)合，揭示了多孔海冰向致密冰層轉(zhuǎn)變的長(zhǎng)期演化過(guò)程，闡明了擴(kuò)散排鹽主導(dǎo)的海冰老化機(jī)制，并提出了海冰演化的三方程預(yù)測(cè)模型。在含高聚物的多尺度湍流研究方面，發(fā)現(xiàn)了粘彈性流體從彈性湍流向彈慣性湍流連續(xù)轉(zhuǎn)變的物理過(guò)程，量化了彈性應(yīng)力和慣性對(duì)角動(dòng)量輸運(yùn)的貢獻(xiàn)，建立了描述從彈性不穩(wěn)定性到彈慣性不穩(wěn)定性的連續(xù)轉(zhuǎn)變的理論模型。相關(guān)研究工作發(fā)表于PRL、PNAS、JFM等高水平期刊，其中海冰老化工作入選編輯推薦，并得到了美國(guó)物理學(xué)會(huì)（APS）旗下的物理雜志（Physics Magazine）的特別報(bào)道，被評(píng)價(jià)為“可以增強(qiáng)氣候模型的預(yù)測(cè)能力”。該系列工作突破了學(xué)科認(rèn)知邊界，為優(yōu)化管道運(yùn)輸、水下航行器減阻、跨介質(zhì)航行器設(shè)計(jì)等工業(yè)應(yīng)用提供了理論依據(jù)，對(duì)深入理解全球氣候變化和冰凍圈演化等地球物理過(guò)程具有重要意義。

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編輯｜宋婷婷

審核｜麻林巍

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