传热与流动问题多尺度、跨尺度数值模拟及实验研究

多尺度科学是21世纪科学研究的一个挑战性课题。本项目对传热和流动现象中的多尺度传递过程，以能源动力与航天航空领域中的四个问题（燃料电池中的流动和传递过程，热声热机板叠中的传热和流动，航天微推进器中的传热和流动及凝结换热）为对象，从多尺度科学角度进行数值模拟和实验研究。在数值模拟方面：对物理过程所含的不同尺度环节采用最适合该尺度范围的方法进行数值模拟，在不同尺度范围的界面上进行信息交换与耦合，建立起融合不同尺度模拟方法的一个完整而高效的计算体系；在实验测定方面，通过对质子交换膜燃料电池的整体性能与局部电流密度等参数的测定和对热声热机起振过程等的实验，积累一批多尺度过程相关的实验数据，深入了解过程的机理，考核与完善所发展的计算体系。通过本项目的研究能够更深入地揭示常规单尺度研究手段无法有效获得的过程机制，为改进质子交换膜燃料电池与热声热机等的性能提供指导性意见，推动传热和流体学科的进一步发展。