動(dòng)力工程和工程熱物理前沿課程論文

工程熱物理前沿探討摘要：概述了工程熱物理學(xué)科及其重要性。從工程熱物理的學(xué)科體系出發(fā)分析它們的開展方向，綜合各分支科學(xué)的涵、開展趨勢(shì)、開展目標(biāo)，預(yù)測(cè)工程熱物理可能的開展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：工程熱物理、開展方向ProspectofEngineeringThermophysicsAbstract:This articlesummarizeswhatisEngineeringThermalPhysicsanditsimportance.Formthedisciplinesystemofengineeringthermalphysical,weanalyzetheirdevelopment.biningthecontent,developmenttendencywithdevelopmenttargetofvariousscientificbranchesofengineeringthermalphysical,wehavepredicteditspossibledevelopmenttendency.Keyword：EngineeringThermalPhysics,developmenttendency1.工程熱物理學(xué)科概述工程熱物理學(xué)是一門研究能量以熱的形式轉(zhuǎn)化的規(guī)律及其應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)。它研究各類熱現(xiàn)象、熱過(guò)程的在規(guī)律,并用以指導(dǎo)工程實(shí)踐。按其應(yīng)用又可包括:能源利用、熱機(jī)、流體機(jī)械、多相流動(dòng)等。工程熱物理學(xué)有著自己的根本定律：熱力學(xué)的第一定律和第二定律、Newton力學(xué)的定律、傳熱傳質(zhì)學(xué)的定律和化學(xué)動(dòng)力學(xué)的定律。在這些定律和反映其本質(zhì)的根本方程的根底上，需要根據(jù)研究對(duì)象的不同特點(diǎn)，在特別設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)展多種細(xì)致、可靠的試驗(yàn)，以發(fā)現(xiàn)其特有的規(guī)律和根本特征，為設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和計(jì)算方法，并在工程實(shí)踐加以應(yīng)用、驗(yàn)證、不斷完善。由此可見，作為一門技術(shù)科學(xué)學(xué)科，工程熱物理學(xué)的研究既包含知識(shí)創(chuàng)新的容，也有許多技術(shù)創(chuàng)新的容，是一個(gè)完整的學(xué)科體系。熱物理現(xiàn)象是普遍存在的自然趨向,對(duì)不同的技術(shù)領(lǐng)域成為必須予以考慮的主要或者耦合因素。動(dòng)力機(jī)械的噪聲污染;制冷工質(zhì)對(duì)大氣臭氧層的破壞;以及各類燃料燃燒產(chǎn)生的一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、硫化物以及粉塵、微粒等有害排放物對(duì)大氣的污染等等［1,］高新技術(shù)的迅速開展,都和工程熱物理的各分支學(xué)科有著密切的關(guān)聯(lián),高新技術(shù)的迅速開展,使工程熱物理與能源利用學(xué)科的各分支學(xué)科拓寬了各自的邊界,深入到材料、化工、信息、生命、冶金、建筑、輕工等等科技領(lǐng)域,并推動(dòng)著其迅速開展。因此，工程熱物理的不斷開拓,是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)開展的客觀需要。2．工程熱物理學(xué)科體系的研究方向工程熱物理學(xué)科涵豐富，外延廣闊，近年來(lái)更是和現(xiàn)代高新技術(shù)學(xué)科相互如何穿插，創(chuàng)造衍生出眾多前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域與方向，學(xué)科間的界限越來(lái)越淡化和模糊，具體包括工程熱力學(xué)、流流體力學(xué)、傳熱傳質(zhì)學(xué)、燃燒學(xué)、多相流、可再生能源等分支學(xué)科。2.1工程熱力學(xué)的研究方向從工程熱力學(xué)本身的開展看，主要有四個(gè)特點(diǎn)：①學(xué)科穿插、綜合已成為當(dāng)代能源科學(xué)開展的一個(gè)根本趨勢(shì)與特征，能源科學(xué)的各分支學(xué)科之間，能源科學(xué)與化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、數(shù)學(xué)、材料學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等都在不斷穿插。②隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)對(duì)能源科技的需求愈來(lái)愈高，能源科學(xué)研究被放到更大系統(tǒng)中來(lái)開展，能源與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境等領(lǐng)域的滲透與綜合成為能源科學(xué)開展的另一個(gè)重要趨勢(shì)。③能源科學(xué)是能源高技術(shù)創(chuàng)新的源泉和先導(dǎo)，兩者嚴(yán)密相連相互促進(jìn)，當(dāng)代能源技術(shù)的開展很大程度上引導(dǎo)著能源科學(xué)開展的趨勢(shì)。工程熱力學(xué)的重點(diǎn)研究方向如下：工程熱力學(xué)根底①新型熱力循環(huán)。此研究方向應(yīng)用新概念、新機(jī)理、新材料、新技術(shù)去探索創(chuàng)造新穎熱力循環(huán)，為開拓新一代發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力系統(tǒng)奠定理論根底。其開展前沿：燃煤聯(lián)合循環(huán)〔CFCC〕、濕空氣透平循環(huán)、新型核能聯(lián)合循環(huán)、化學(xué)鏈燃燒反響動(dòng)力系統(tǒng)〔CLSAS〕、直接發(fā)電熱力循環(huán)相結(jié)合的多重聯(lián)合循環(huán)［2。］②根底學(xué)科深化與穿插綜合開展的熱力學(xué)分支。包括非平衡、不可逆過(guò)程熱力學(xué)、有限時(shí)間熱力學(xué)、熱力學(xué)微觀理論、熱力學(xué)優(yōu)化理論、能源利用仿生學(xué)、生物熱力學(xué)等。③制冷與低溫工程根底。其研究重點(diǎn)：新型制冷循環(huán)與系統(tǒng)、制冷劑的熱力學(xué)性質(zhì)、CFC替代物、熱化天然氣冷能的利用。④中低溫能源利用和儲(chǔ)能根底研究。其前沿課題：可逆型供熱系統(tǒng)、熱泵與熱品位轉(zhuǎn)化你遠(yuǎn)離、中低溫余熱回收利用、化工余壓、余熱回收、綠色建筑能源系統(tǒng)。⑤熱力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)學(xué)。它是工程熱物理和自動(dòng)控制、優(yōu)化理論與方法等學(xué)科相互滲透而開展起來(lái)的。其前沿包括：動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)理論建模、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷、智能仿真?？稍偕茉磁c新能源利用可再生能源將成為未來(lái)可持續(xù)開展能源系統(tǒng)的主體，包括太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、海洋能、地?zé)崮?、風(fēng)能、水能及氫能等。①太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換。太陽(yáng)能集熱、儲(chǔ)熱與熱動(dòng)力循環(huán)、太陽(yáng)能制冷與泵熱、光電化學(xué)、光敏及光分解作用。②生物質(zhì)能。微生物電池；高效低污染生物質(zhì)發(fā)電；固體生物質(zhì)氣化、液化；生物質(zhì)廢棄物綜合治理與利用、生物質(zhì)能多聯(lián)產(chǎn)總能系統(tǒng)。③氫能。氫能將是未來(lái)最主要的優(yōu)質(zhì)清潔能源載體之一。其前沿課題：氫的規(guī)模經(jīng)濟(jì)制備，包括高分子電解水制氫、太陽(yáng)能熱化學(xué)制氫、生物制氫和等離子體分解制氫；氫的儲(chǔ)運(yùn)；高效干凈氫能轉(zhuǎn)換利用系統(tǒng)，包括氫燃料電池、氫燃機(jī)和氫氧聯(lián)合循環(huán)［3］。能源轉(zhuǎn)換的物理化學(xué)與生物學(xué)本課題研究各種能源轉(zhuǎn)換過(guò)程中的物理、化學(xué)或生物學(xué)的現(xiàn)象和規(guī)律，為開拓新能源、儲(chǔ)能、發(fā)電技術(shù)等技術(shù)提供科學(xué)支持。其前沿課題：①新型發(fā)電方式與原理根底。電化學(xué)反響直接發(fā)電，如燃料電池〔MCFC/PEMFC/SOFC〕；熱與熱離子直接發(fā)電，如磁流體發(fā)電；生物質(zhì)發(fā)電，如生物燃料電池和微生物發(fā)電。②新型儲(chǔ)能機(jī)理。物理儲(chǔ)能〔水位勢(shì)、空氣壓縮〕，化學(xué)儲(chǔ)能〔相變、濃度差〕、儲(chǔ)能材料。高容量蓄能電池與電容器。③新型能量釋放機(jī)理。無(wú)火焰燃燒，局部氧化，高溫空氣燃燒。能源環(huán)境根底理論本方向研究能源轉(zhuǎn)換利用過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響及防治對(duì)策的理論。其前沿課題如下：①燃煤生態(tài)工程。燃燒產(chǎn)生的CO回收和利用，脫硫灰渣對(duì)沙漠改2造和鹽堿土壤改進(jìn)的理論。②能源轉(zhuǎn)換利用系統(tǒng)環(huán)境污染與溫室效應(yīng)問(wèn)題控制。③低污染、無(wú)公害排放的能源動(dòng)力系統(tǒng)。綜上所述，工程熱力學(xué)學(xué)科的開展方向是：構(gòu)建高效干凈的能源動(dòng)力系統(tǒng)；大力開拓與利用新能源和可再生能源；提高中低品位能源轉(zhuǎn)換利用水平；實(shí)施能源、資源與環(huán)境一體化理論與技術(shù)。2.2燃燒學(xué)的研究開展方向燃燒學(xué)是一門正在開展中的學(xué)科，能源、交通、航天航空、環(huán)境工程和火災(zāi)防治等方面都提出了許多有待解決的問(wèn)題，諸如高強(qiáng)度燃燒、低品位燃料燃燒、流化床燃燒、燃燒污染物排放和控制、或在起因及防止、燃料合成制備、燃燒先進(jìn)診斷技術(shù)等。進(jìn)一步開展將與湍流理論、多相流體力學(xué)等學(xué)科相互滲透。同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算方法的開展，燃燒過(guò)程數(shù)值模擬將向多參數(shù)耦合和直接數(shù)值模擬方向開展。根底燃燒理論其研究重點(diǎn)問(wèn)題是：①化石能源以及常規(guī)碳?xì)浠衔锶剂显谌紵^(guò)程中的污染物生成機(jī)理，包括顆粒物、NO等。②用做替代燃料和添加劑的各類新型燃料X如生物質(zhì)燃料的燃燒化學(xué)動(dòng)力學(xué)⑷。③有助于提高燃燒效率和降低燃燒污染物的輔助燃燒技術(shù)，如催化輔助燃燒、等離子體輔助燃燒。燃燒數(shù)值模擬建立描述湍流的多相流燃燒過(guò)程的物理模型，是現(xiàn)在燃燒數(shù)值模擬領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向。自適應(yīng)化學(xué)理論AdapChem的提出和開展較為詳細(xì)反響機(jī)理在反響流數(shù)值模擬中的應(yīng)用提供了可能，但其在復(fù)雜的湍流反響流中的應(yīng)用有待于進(jìn)一步完善；格子Boltzmann方法在多孔介質(zhì)燃燒、微尺度燃燒等非常規(guī)燃燒方式的應(yīng)用方面前景良好；而商用的CFD軟件今年來(lái)開展迅速，但是只有耦合了具體的燃燒過(guò)程子模型下其模擬結(jié)果才可靠。燃燒污染物控制對(duì)NO和SO的控制，國(guó)外已有相當(dāng)成熟的技術(shù)，國(guó)目前仍很難普及應(yīng)用。XX研究其生成機(jī)理適合中國(guó)國(guó)情的控制技術(shù)仍是目前的一個(gè)重點(diǎn)。根據(jù)火電廠污染物排放最新標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)現(xiàn)有電廠的污染物排放都嚴(yán)重超標(biāo)，近期應(yīng)繼續(xù)研究爐添加劑、流化床燃燒脫硫技術(shù)及煙氣脫硫技術(shù)，同時(shí)研究各種低污染燃燒設(shè)備，要求在不降低或少降低機(jī)組熱效率的前提下，能控制NO和SO的排放，到達(dá)國(guó)家最XX新排放標(biāo)準(zhǔn)。燃燒診斷燃燒診斷的重點(diǎn)研究方向：①在層流火焰的氮氧化物、煙熏等污染物生成方面，開拓具有特色的基于激光檢測(cè)、光譜檢測(cè)的燃燒診斷。②繼續(xù)開展基于輻射圖像處理和火焰光譜分析的燃燒診斷技術(shù)，燃料工業(yè)燃燒過(guò)程檢測(cè)控制要求。③發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒診斷檢測(cè)的新手段。④火災(zāi)檢測(cè)的新手段。2.3傳熱傳質(zhì)學(xué)的研究開展方向傳熱傳質(zhì)學(xué)在新型和邊緣工業(yè)與應(yīng)用領(lǐng)域都有涉及，其根本開展趨勢(shì)可概括為：納米尺度下的傳熱、超溫環(huán)境與極端條件下的傳熱、微宏觀結(jié)合與跨尺度關(guān)聯(lián)和學(xué)科的穿插融合等。微納米尺度下的傳熱微納尺度傳熱是伴隨微納米技術(shù)興起而開展起來(lái)的一支設(shè)計(jì)多學(xué)科穿插的新興學(xué)科，在許多為那熱流器件中〔如為電子芯片、微擾動(dòng)泵、生物芯片、微型芯片燃料電池等〕都有廣泛的應(yīng)用微納尺度傳熱受尺度影響而具有自身特點(diǎn)和規(guī)律，近年來(lái)學(xué)者運(yùn)用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法對(duì)這一領(lǐng)域進(jìn)展了探索，但仍需要進(jìn)一步深入研究。超常環(huán)境與極端參數(shù)近年來(lái)能源和高新技術(shù)的快速開展，使得超常環(huán)境和極端參數(shù)下的傳熱傳質(zhì)應(yīng)用廣泛。它主要包括以下領(lǐng)域：①高熱流電子器件冷卻：研究有限空間的超高熱流傳輸排放技術(shù)應(yīng)是傳熱傳質(zhì)學(xué)的重點(diǎn)研究方向，將多種高效強(qiáng)化傳熱技術(shù)尤其是微加工、流體相變及射流沖擊冷卻技術(shù)相結(jié)合，同時(shí)如何減小或消除接觸熱電阻是目前傳質(zhì)傳熱學(xué)解決超高熱流密度電子設(shè)備冷卻的研究開展趨勢(shì)。②高溫高壓和高熱流傳熱技術(shù)：為了提高能源利用水平，必須不斷強(qiáng)化爐各傳熱外表與燃?xì)鉄煔庵g的換熱。核反響堆中那么要強(qiáng)化燃料體元件和載熱劑之間的換熱。對(duì)于太陽(yáng)能發(fā)電，如何強(qiáng)化吸收器的傳熱，使其能夠?qū)⒏叩奶?yáng)輻射能傳給傳熱流體，傳熱流體又如何將高熱流密度傳給能量轉(zhuǎn)換裝置是傳熱傳質(zhì)學(xué)面臨的重大挑戰(zhàn)。采用多孔介質(zhì)、熔融鹽傳熱、液膜直接接收輻射和氣固兩相流傳熱是太陽(yáng)能高溫高熱流吸熱器的研究開展方向。③低溫傳熱傳質(zhì)：在低溫環(huán)境下的隔熱保溫系統(tǒng)是傳熱傳質(zhì)學(xué)的重大挑戰(zhàn)，同時(shí)低溫流體的傳熱傳質(zhì)機(jī)理和規(guī)律也是許多與常溫流體不同的地方。因此低溫隔熱技術(shù)、低溫流體的對(duì)流傳熱以及輻射傳熱機(jī)理，尤其是氦的傳熱傳質(zhì)機(jī)理等，都是低溫傳熱的重點(diǎn)研究方向。④微重力傳熱的研究：微重力環(huán)境能抑制自然對(duì)流效應(yīng)，因此微重力環(huán)境下的對(duì)流傳熱規(guī)律與地面上所不同。微重力兩相傳熱研究是當(dāng)前微重力流體物理和傳熱學(xué)研究的一個(gè)前沿和熱點(diǎn)。其主要集中在兩個(gè)方面：一方面是針對(duì)微重力下氣泡動(dòng)力學(xué)研究，另一方面集中在如何強(qiáng)化微重力沸騰換熱的研究。復(fù)雜系統(tǒng)和多場(chǎng)耦合復(fù)雜系統(tǒng)與多場(chǎng)耦合傳熱傳質(zhì)問(wèn)題涉及到多個(gè)不同的研究領(lǐng)域，過(guò)程中包括了力、電、磁、熱、光、和流場(chǎng)等多個(gè)物理場(chǎng)的相互作用。主要領(lǐng)域有：快速和急速導(dǎo)熱過(guò)程中的非傅里葉現(xiàn)象和考慮導(dǎo)熱與熱應(yīng)力相耦合的熱導(dǎo)規(guī)律以及導(dǎo)熱過(guò)程中的熱滯后現(xiàn)象；復(fù)雜構(gòu)造和可變性固體構(gòu)造中的接觸熱阻、界面熱阻及動(dòng)態(tài)接觸熱阻；在微納尺度下，傳熱傳質(zhì)過(guò)程呈現(xiàn)多驅(qū)動(dòng)力、多因素耦合，外表粗糙度、固體外表親水性、外表幾何形狀、固體外表靜電場(chǎng)、尺度效應(yīng)等的影響已經(jīng)成俄日研究熱點(diǎn)；燃料電池中的傳熱傳質(zhì)過(guò)程涉及到電滲、粒子擴(kuò)散、電化學(xué)反響和熱應(yīng)力等方面；多孔介質(zhì)中的傳熱傳質(zhì)，是一類發(fā)生在復(fù)雜系統(tǒng)中，同時(shí)受到多個(gè)物理場(chǎng)和多種驅(qū)動(dòng)力耦合作用的傳熱傳質(zhì)過(guò)程，其目前的研究趨勢(shì)是由單場(chǎng)驅(qū)動(dòng)向多場(chǎng)驅(qū)動(dòng)、由飽和向非飽和、由單一的宏觀水平研究到微觀水平和空隙尺度的研究［5］。傳熱傳質(zhì)問(wèn)題的數(shù)值計(jì)算近年來(lái)計(jì)算傳熱學(xué)的開展趨勢(shì)是：①數(shù)值模擬圍大幅度托看。介觀和微觀層次的模擬方法開展迅速，包括格子波爾茲曼、MC、MD［6］。②有限容積方法仍處于主導(dǎo)地位。③區(qū)域離散方法開展迅速④商業(yè)軟件的應(yīng)用日益普及。2?4多相流分支科學(xué)的研究方向多相流是一門從傳統(tǒng)能源轉(zhuǎn)化與利用領(lǐng)域逐漸開展起來(lái)的新興穿插學(xué)科。多相流數(shù)理模型及數(shù)值模擬方法當(dāng)前的研究重點(diǎn)仍在兩相流，三相流已在起步階段，將逐漸成為重點(diǎn)。近年來(lái)單相湍流流動(dòng)中興起的細(xì)觀模擬方法，主要是直接模擬和大渦模擬，也逐漸引入到兩相湍流研究。數(shù)值模擬方法在氣〔汽〕液、液液界面氣固；液固多相流；氣液固三相離散流動(dòng)；雙流體、多流體等方面的研究展現(xiàn)出新的思路和前景。此外在顆粒動(dòng)力學(xué)，多相流中波的產(chǎn)生、傳播及其不穩(wěn)定性理論、多相流與傳遞參數(shù)測(cè)試方法等方面也開展了廣泛研究，形成了有特色的研究成果。它的重點(diǎn)研究方向有以下幾點(diǎn)：①多相流非線性動(dòng)力學(xué)與熱質(zhì)傳遞的根本現(xiàn)象、共性規(guī)律及其應(yīng)用研究；②能源高效和可再生轉(zhuǎn)化地微多相流光化學(xué)預(yù)熱化學(xué)反響理論；③離散氣固兩相流理論和實(shí)驗(yàn)研究；④多相流及傳遞問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)與測(cè)試技術(shù)；⑤多相流與其他科學(xué)的相互滲透及穿插。3?工程熱物理學(xué)科開展趨勢(shì)近年來(lái)，中國(guó)工程熱物理學(xué)科在面向國(guó)際學(xué)科前沿和注重原始創(chuàng)新的同時(shí)，繼續(xù)結(jié)合國(guó)家重大需求，不斷取得突破。從研究容上分析，工程熱物理前言的開展趨勢(shì)為：1）從單一分支的研究向綜合研究開展。本學(xué)科包括熱流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、燃燒學(xué)、傳熱傳質(zhì)學(xué)。從前搞燃燒的就很少去研究燃燒過(guò)程中的傳熱和流動(dòng),現(xiàn)在隨著研究的深入,在研究燃燒過(guò)程的同時(shí),還須研究傳熱、流動(dòng)的綜合過(guò)程,使研究工作提高到新高度。2）從單一學(xué)科向穿插學(xué)科開展。該學(xué)科的方法理論應(yīng)用到相鄰學(xué)科,同時(shí),和相鄰學(xué)科嚴(yán)密穿插,兩方面的專家共同合作,提醒其過(guò)程的本質(zhì),大大拓寬了本學(xué)科的涵,也促進(jìn)本學(xué)科和其他科的開展。新興物理、數(shù)學(xué)等根底科學(xué)的概念、理論引入本學(xué)科,例如:群集論、有限元、分?jǐn)?shù)維理論、邊界元、混沌理論、模糊數(shù)學(xué)［7］等,使原來(lái)難解的問(wèn)題,有了新的理論結(jié)果。3）開拓形本錢學(xué)科的高深層次課題。多維、瞬時(shí)、隨機(jī)、多相、不穩(wěn)定、不定常等情況下的真實(shí)熱物理問(wèn)題。極端參數(shù)下的熱物理問(wèn)題,像高速和超聲速的氣動(dòng)熱力學(xué)，低溫及接近絕對(duì)零度區(qū)域的傳熱，200MPa下高速和超高速的傳熱和多相流,超高溫下的熱物理問(wèn)題等［7］。從宏觀向微觀開展,比方微尺度和分子傳輸問(wèn)題。從以上對(duì)工程熱物理的各分支科學(xué)的分析，我們得到工程熱物理未來(lái)將在以下方面重點(diǎn)開展并有可能取得重大成就：3.1研發(fā)低碳能源技術(shù)與動(dòng)力系統(tǒng)，推開工程熱物理進(jìn)展的傳統(tǒng)領(lǐng)域近期以開發(fā)節(jié)能增效技術(shù)與資源化利用技術(shù)作為控制溫室氣體排放的主要措施，中期以大力開展可再生能源等替代能源為重點(diǎn)，遠(yuǎn)期以CO捕獲和封存2〔CCS〕技術(shù)為主線。CO捕獲和封存技術(shù)的難點(diǎn)在于CO回收能耗過(guò)高，這不僅22導(dǎo)致能源利用效率下降，且使CO減排本錢居高不下。國(guó)際上的CCS技術(shù)尚不能滿2足能源可持續(xù)開展的要求，需要尋求能夠同時(shí)解決能量利用與co減排的“革命2性〞技術(shù)，并開展適合我國(guó)國(guó)情的溫室氣體控制技術(shù)路線。開辟構(gòu)建高效、干凈的新型煤炭利用技術(shù)能源動(dòng)力系統(tǒng)是工程熱力學(xué)與能源利用學(xué)科的重要開展方向，其中化工-動(dòng)力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)以及分布式供能系統(tǒng)能夠大幅度改善能源系統(tǒng)的節(jié)能與環(huán)保性能，具有非常好的開展前景，是學(xué)科開展的熱點(diǎn)?；?dòng)力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是通過(guò)系統(tǒng)集成把化工生產(chǎn)過(guò)程和動(dòng)力系統(tǒng)有機(jī)耦合在一起，在完成發(fā)電、供熱等能量轉(zhuǎn)換利用功能的同時(shí)，生產(chǎn)替代燃料或化工產(chǎn)品，從而同時(shí)滿足能源、化工以及環(huán)境等多功能、多目標(biāo)綜合的能源利用。分布式供能系統(tǒng)與當(dāng)前集中供能系統(tǒng)互補(bǔ)是未來(lái)能源系統(tǒng)的開展方向。分布式供能技術(shù)開展的戰(zhàn)略目標(biāo)是在能源綜合梯級(jí)利用原理指導(dǎo)下，掌握多能源互補(bǔ)、考慮系統(tǒng)全工況性能的分布式供能系統(tǒng)集成方法，突破燃料化學(xué)能釋放、循環(huán)耦合、全工況集成等理論方法，進(jìn)一步通過(guò)攻關(guān)，建立一批分布式供能示工程，研發(fā)一批適合分布式供能技術(shù)的核心動(dòng)力設(shè)備，解決燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備研制中的關(guān)鍵技術(shù)，掌握具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)。3.2能源可再生轉(zhuǎn)化利用的理論研究①燃料電池多尺度復(fù)雜構(gòu)造中多相多組份熱質(zhì)傳輸與電化學(xué)反響耦合的根本問(wèn)題。燃料電池與電化學(xué)反響耦合的復(fù)雜傳輸過(guò)程的數(shù)學(xué)模擬還不完善，需要多方面的共同努力，這不僅依賴于多孔介質(zhì)多相傳輸理論的突破，還依賴于對(duì)燃料電池部微觀構(gòu)造和傳輸過(guò)程等相關(guān)信息的掌握程度［8］。②高效低本錢規(guī)模化的儲(chǔ)氫理論與技術(shù)。氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸是氫能開展的“瓶頸〞，研究高效低本錢規(guī)?；膬?chǔ)氫理論與技術(shù)，全面實(shí)現(xiàn)以氫為能源載體、儲(chǔ)氫材料為載能材料、燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)為用氫裝置的制氫、儲(chǔ)氫、用氫一體化技術(shù)突破，將為能源可持續(xù)開展開辟全新的道路；③太陽(yáng)能規(guī)模制氫與燃料電池耦合系統(tǒng)及其部多相多物理及化學(xué)過(guò)程的理論及關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)太陽(yáng)能光催化和生物質(zhì)熱化學(xué)規(guī)模制氫技術(shù)以及質(zhì)子交換膜和固體氧化物燃料電池各自的特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)展耦合，并針對(duì)耦合系統(tǒng)部的復(fù)雜多相多物理過(guò)程理論及關(guān)鍵技術(shù)開展深入研究，以最終實(shí)現(xiàn)高效、干凈、便捷利用太陽(yáng)能的目標(biāo)。3?3大力開展風(fēng)能等可再生能源眾所周知,可再生能源有水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、潮汐能、地?zé)崮芰笮问?。其?風(fēng)能源于太陽(yáng)輻射使地球外表受熱不均、導(dǎo)致大氣層中壓力分布不均而使空氣沿水平方向運(yùn)動(dòng)所獲得的動(dòng)能。風(fēng)力發(fā)電是當(dāng)今新能源發(fā)電術(shù)最成熟、最具有大規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化前景的發(fā)電方式。風(fēng)電的科學(xué)開展，必須緊緊圍繞科技創(chuàng)新，通過(guò)根底研究與工程實(shí)際相結(jié)合，國(guó)外技術(shù)與中國(guó)實(shí)際相結(jié)合，努力實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研三者的成功對(duì)接，從而不斷提高我國(guó)的設(shè)計(jì)水平和研發(fā)實(shí)力，培養(yǎng)出自己的既掌握風(fēng)電理論又具有風(fēng)電工程設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)歷的復(fù)合型人才，才能使我國(guó)風(fēng)電研究得到安康開展［9。］O納米加工、微米技術(shù)的興起,促進(jìn)了微細(xì)構(gòu)造的迅猛開發(fā)。這種微細(xì)化尺寸的空間,氣體將產(chǎn)生“稀薄性〞效應(yīng),就是說(shuō)介質(zhì)連續(xù)性假設(shè)有待修正。超級(jí)拋光材料外表的空穴或粗糙度尺寸已可以小于500nm，但還不能單純使用分子運(yùn)動(dòng)論,不能與微觀層面相混淆,微米級(jí)仍處于由宏觀向微觀過(guò)渡的“細(xì)觀〞層面,仍須考慮分子群體的相互作用,包括邊壁的相際界面效應(yīng)和外表力,畢竟有別與熟悉的由宏觀法那么所預(yù)計(jì)的,產(chǎn)生一些“超常性〞。空間尺寸微細(xì)化后,重力對(duì)流體的影響削弱、直到消失,趨向于航天失重情況下因零重力、微重力引起流體浮升力的消失,液、氣相變也將由重力主空型向外表力主控型,使蒸氣泡形成、躍離、運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力動(dòng)力學(xué)機(jī)制為之改善,壁面粗糙度對(duì)流體流動(dòng)的影響增大,并且在非常薄的貼壁層流體的行為也將受到壁面固體分子的擾動(dòng)作用,使流體的導(dǎo)熱系數(shù)和粘性發(fā)生變異。3.5研究能源、資源與環(huán)境一體化理論與技術(shù)能源的可持續(xù)開展是工程熱力學(xué)與能源利用學(xué)科開展的目標(biāo)。實(shí)施可持續(xù)能源開展戰(zhàn)略，就是要在能源、資