气固两相撞击流撞击特性及其强化传热传质机理研究

撞击流是强化气固相间热质传递过程的有效途径之一，已有将近50年的研究历史。但是气固两相撞击流中颗粒群的运动和碰撞，以及热质传递过程非常复杂，已有研究多集中于实验方面，在理论分析研究方面发展非常缓慢。本课题将在发展直接模拟蒙特卡洛（DSMC）方法的基础上，建立考虑颗粒群碰撞和复杂热质传递过程的较为全面的撞击流理论模型。研究掌握颗粒群的碰撞效应，寻求合适的多颗粒撞击流的表征参数及一般性规律；研究颗粒-气体、颗粒-颗粒间热质传递规律，寻求撞击流中热质传递过程的强化机制及影响因素。本课题的难点在于颗粒群碰撞理论、颗粒碰撞时颗粒周围滞留边界层的破坏和颗粒间碰撞传递机理模型，以及计算量适当的有效数值模拟方法等。本课题的成功实施，将使气固两相撞击流的理论分析提高到一个新水平，为撞击流的工业应用奠定坚实的理论基础。

撞击流是强化气固相间热质传递过程的有效途径之一。气固两相撞击流中颗粒群的运动和碰撞，以及热质传递过程非常复杂，已有研究多集中于实验方面，在理论分析研究方面发展非常缓慢。本项目采用实验、理论分析和数值模拟相结合的方法对气固两相撞击流的撞击特性及其传热传质性能进行深入研究。在气固两相撞击流实验装置上，基于撞击流内的温度变化规律研究撞击流对传热传质过程的强化机制及其影响因素；在改进的直接模拟蒙特卡洛（DSMC）方法的基础上，建立了考虑颗粒群碰撞和复杂热质传递过程的较为全面的撞击流理论模型，并通过数值模拟掌握了撞击流内气固两相流动的特性，颗粒群的碰撞效应，以及颗粒-气体、颗粒-颗粒间热质传递规律，完善了撞击流中热质传递过程的强化机制的研究。本项研究为撞击流的工业应用与发展提供理论基础。. 本项目执行期间培养了博士2 人，硕士1 人。在国内外学术刊物上发表与本项目有关研究内容的论文共 14 篇，其中被SCI 收录1 篇，SCI 刊源录用1 篇，EI 收录8 篇。课题组还积极开展国内外的学术交流和合作，先后邀请了国外学者 2 人次来课题组讲学，出国访问和参加国际会议1 人次，参加国内召开的国际会议4人次，参加国内学术会议的14 人次。