煤燃烧国家重点实验室郑楚光教授带领的研究团队荣获2014年度国家自然科学二等奖,获奖项目为“基于离散体系的跨尺度多相反应流的介观理论和方法”。1月9日郑楚光教授参加了在北京隆重举行的国家科学技术奖励大会,接受党和国家领导人的颁奖及祝贺。
跨越分子到宏观尺度的多相反应流是能源、环境、化工、力学等诸多领域的一个现代学科前沿,在清洁燃烧、可吸入颗粒物排放与控制、温室气体地下埋存等国家重大需求领域普遍存在。此类流动是典型的多尺度多场耦合系统。如可吸入颗粒物的粒径跨越亚微米、微米和超微米尺度,且随团聚、破碎而动态变化,气固间相互作用与尺寸密切相关,需采用不同的数学物理模型;同时,流动、传热、传质、反应等过程在各尺度上也相互耦合。跨尺度多相反应流跨越分子到宏观尺度,建立物理模型必须统一考虑流体离散性质在不同尺度上的表现。
郑楚光教授带领研究团队,基于流体离散本质,针对跨尺度多相反应流的尺度关联和多场耦合两个基本问题,构建了基于扩展本构关系的跨尺度流动理论框架,提出了跨尺度多场耦合的介观理论及模型,创建了跨尺度多相反应流计算模型和方法,并应用于微尺度流动机理、CO2驱油过程(图)等具有实际工程背景的问题,有力推动了该领域的发展。
该研究得到了国家杰出青年科学基金项目、重点项目和创新研究群体项目的资助。