簡介
動力工程多相流國家重點實驗室依託於西安交通大學,於1990年2月經原國家計委批准開始建設,1992年12月建成通過國家驗收,1993年3月正式向國內外開放。
首任實驗室主任和學術委員會主任分別由中科院院士陳學俊和兩院院士趙仁凱擔任。
現任實驗室主任由教育部“長江學者獎勵計畫”特聘教授郭烈錦擔任,學術委員會主任由中科院院士徐建中擔任。實驗室的研究領域屬於能源動力、能源化工與能源環境。
研究團隊
實驗室下設與上述研究方向對應的8個研究室,目前有固定人員54人,其中中國科學院院士1人,中國工程院院士1人,長江學者1人,全國教學名師1人,國家級有突出貢獻中青年科技專家4人,國家百千萬人才1人、國家傑出青年科學基金獲得者3人、教育部跨世紀人才3人,陝西省十大傑出青年1人,陝西省教學名師1人,陝西省“三五”人才3人。實驗室有在站博士後4人,在讀博士研究生144人,碩士研究生213人。
動力工程多相流國家重點實驗室在老一輩學術帶頭人的培養和支持下,實驗室年青的學術帶頭人正在迅速成長起來,他們中有1人當選長江學者特聘教授,2 人獲國家青年科技獎,1 人擔任西安交通大學能源與動力工程學院院長,在21名45歲以下青年教師中19人具有博士學位。
主要成員
陳學俊教授 院士多相流與傳熱
陳聽寬教授 博導多相流與傳熱,鍋爐設計,節能技術
周芳德教授 博導多相流與傳熱,工程熱物理
郭烈錦教授 博導多相流熱物理,新能源轉化,大規模氫能製備
李會雄教授 博導多相流與傳熱,多相流與傳熱過程的數值模擬方法
畢勤成教授 博導多相流流動與傳熱,微通道及緊湊式換熱器內流動及傳熱
羅毓珊研究員多相流與傳熱,測試技術
張西民副教授多相流與傳熱
王躍社副教授多相流與傳熱,工程熱物理
楊冬副教授多相流與傳熱,熱力系統仿真
劉磊副教授多相流與傳熱,工程熱物理
顧紅芳副教授多相流與傳熱,工程熱物理
白博峰副教授多相流與傳熱,工程熱物理
陳斌副教授數值多相流體力學,離散相動力學,工程熱物理
王海軍講師多相流與傳熱,工程熱物理
段建中高級工程師煙氣脫硫
研究主題
近年來,實驗室以能源科學技術為核心研究領域,以能源動力、能源化工、能源環境為三大研究主題,
主要研究方向
1、多相流與傳熱基本規律的研究,著重進行多相流相運動與相分布規律的研究,汽液兩相流瞬態和變工況流動規律研究以及汽液兩相傳熱惡化和極限傳熱規律的研究。
2、超臨界壓力大型電站鍋爐傳熱及水動力研究,著重進行變壓運行條件下冷壁動態特性,高溫、高壓、高熱負荷條件下瞬態傳熱及兩相流不穩定性的研究,開發鍋爐水動力計算程式,為鍋爐設計和安全經濟運行提供可靠的依據。
3、大型核電站事故分析程式及安全傳熱研究,著重研究失水事故條件下反應堆瞬態傳熱規律、一體化蒸汽發生器兩相流不穩定性,以及建立事故分析程式模型,以保證核電站的安全可靠運行。
4、氣固兩相流與燃燒特性研究,著重進行大型煤粉燃燒器空氣動力特性、爐膛空氣動力特性及低負荷下穩燃特性的研究,流化床燃燒、流動燃燒與傳熱規律的研究以及低污染燃燒方式的研究。
5、大型汽輪機濕蒸汽兩相流研究,著重進行輪機葉片通道中濕蒸汽兩相流流體動力特性,濕蒸汽中液滴或液膜運動規律及高速液滴對固體表面撞擊機理的研究。
6、複雜過程及環境中的多相流研究,著重進行新型能源轉化與作用、環境保護與綜合治理以及大規模氫能製備中的多相流熱物理熱化學理論與規律的研究。
7、油氣水三相流研究,著重進行石油開採及集輸過程中油氣水三相流的流動規律及線上測量的試驗研究,建立三相流數字模型和計算方法,開發新的測試技術。
8、相變傳熱研究。著重進行有機工質、非牛頓流體、氟利昂替代工質等的兩相流與傳熱特性及傳熱強化技術的研究。
9、低溫兩相流研究,著重進行低溫條件下,氣液兩相流與傳熱特性及換熱器強化傳熱技術的研究。
10、多相流及傳熱過程的建模、數值分析和新型測試技術的研究,著重進行大型能源與動力設備中多相流與傳熱過程的數值模型及數值計算方法的研究,開發新的多相流測試技術。
研究成果
實驗室建設以來,共獲國家發明獎二、三等獎各1項,國家科技進步獎二、三等獎各1 項,省部委科技進步獎一等獎5項、二等獎21項、三等獎8項;陝西省優秀教學成果獎特等獎、一等獎各1項,教育部科技進步獎(教材獎)一等獎1項,全國優秀科技圖書獎一等獎、二等獎各1項;已獲授權國家發明專利5項。
此外,在多相流與傳熱基本規律的研究、大型鍋爐水動力與傳熱惡化研究、大型鍋爐潔淨燃燒和新型燃燒器研究、大型汽輪濕蒸汽研究、火電廠熱系統節能理論研究、核電站失水事故兩相臨界流與冷疑回流研究、先進反應堆熱工水力研究、油氣水三相流及測量技術研究、無公害製冷工質研究等方面均取得了重要研究成果,並在國民經濟建設中發揮了重要作用。火電廠節能理論與診斷技術研究被列入國家級科技成果重點推廣計畫,油氣水三相流線上測量儀被列入國家計委重點工業試驗攻關項目,濕蒸汽兩相流測量儀被列入國家級新產品試製計畫。
儀器裝備
實驗室已建成高壓汽水兩相流與傳熱試驗系統、油氣水三相流試驗系統、多組分多相流試驗系統、氣固兩相流試驗系統、濕蒸汽風洞、濕蒸汽汽輪機試驗台、凝結和沸騰換熱試驗台、固液相變試驗台、低溫兩相流試驗台、傳熱風洞及傳熱強化試驗系統等10餘套大型試驗儀器,購置了10多台在多相流與傳熱研究領域具有國際先進水平的測試儀器,如三維雷射都卜勒測速儀、高速動態分析儀、馬爾文粒度儀、高速數采系統及計算機工作站等。
主要業績
作為中國這一領域研究的領頭羊,動力工程多相流國家重點實驗室起源於西安交通大學熱能工程學科鍋爐專業。在陳學俊院士的帶領下,西安交通大學在國內率先開展兩相流與傳熱的研究,1979年建成了我國第一個工程熱物理研究所,1990年2月國家計委批准建立國家重點實驗室,1992年12月建成並通過國家驗收。
10多年來,在國家自然科學基金委員會等的支持和資助下,在計算傳熱學領域,實驗室取得一系列創新性成果:提出了組合格線思想,提出了判斷穩定性的符號不變原理,提出了有界性判斷的新準則,發現了翅片強化傳熱過程的新機理……這些成果促進了中國“計算傳熱傳質學”學科的形成與發展,在國內外同行中影響顯著,達到國際先進水平。研究成果還用於21個工程項目,對中國工業新產品的開發、國防與高新技術的發展做出了積極的貢獻。
自1990年開始,在自然科學基金的起動資助下,實驗室逐步承擔了一批國家重大基礎研究和核心、關鍵技術研發的項目和任務,包括主持國家自然科學基金重大項目1項,主持國家“973計畫”項目2項,主持“863計畫”課題2項,共承擔完成各類科研任務有500多項。其中,不少研究成果在工業生產中套用,取得了巨大的經濟效益和社會效益。
實驗室開發的環保節能型製冷劑達到國際先進水平,在長嶺、海爾、美菱等企業的冰櫃製造中廣泛使用,僅長嶺一家已生產環保節能型冰櫃250多萬台;“類環狀流微膜蒸發板翅式冷凝蒸發技術”是我國制氧領域50多年來第一項擁有自主智慧財產權、具有國際領先水平的發明成果,已成為新一代制氧裝置的關鍵技術,各項技術指標和運行性能全面優於國內外所有的同類產品;“超臨界鍋爐關鍵技術研究”對提高大型鍋爐的設計水平和保證鍋爐正常運行的可靠性具有重要的意義,已套用於上海鍋爐廠和哈爾濱鍋爐廠的設計之中……
經過10多年堅持不懈的努力,實驗室不斷發展壯大,研究條件與裝備有了極大的提高,有些已達到國際先進水平,年輕學術骨幹迅速成長,已形成了一支學科、年齡、知識結構合理的研究隊伍。2004年,以郭烈錦為帶頭人的這支年輕團隊,被批准為教育部“長江學者和創新團隊發展計畫”的首批創新團隊;2005年,他們還獲得國家自然科學基金委“創新群體”資助。
學術交流
實驗室積極開展高水平學術交流工作,曾分別於1994 年和1999年主持召開第三屆、第四屆“多相流與傳熱”國際學術會議,2001年主持召開了“動力工程”國際會議,2005年舉辦第五屆“多相流、傳熱傳質與能源轉換”國際學術會議。實驗室與美國Miami大學、希臘Patras大學、香港科技大學等長期進行合作研究,與美、英、日、法等國的 10 余所大學與科研機構建立了學術交流關係;在國內與清華大學、東南大學、石油大學、中科院工程熱物理研究所等單位密切合作,聯合承擔國家重大項目。
此外,還與研究機構、生產企業廣泛合作,協助解決設計、生產中的關鍵技術問題,從而促進科研成果向生產力的轉化。通過培養和引進優秀人才,挖掘內部潛力,完善“開放、聯合、流動、競爭”的運行機制,加深和擴大國際交流與合作,真正走向國際一流。