各有关单位:
我校作为主持单位的项目成果拟由教育部推荐2015年度国家自然科学奖,根据国家科技奖励工作办公室和教育部的要求进行公示。公示期:2014年12月18日至 2014年12月27日。
在公示期期内,任何单位或个人对公示项目有异议者,可以书面形式向我单位提出。提出异议须申明理由和事实依据,单位提出的异议,须在异议材料上加盖本单位公章,并注明联系人工作单位、通讯地址和联系电话;个人提出的异议,须在异议材料上签署真实姓名(姓名不能打印),并写明本人工作单位、通讯地址和联系电话。我单位对异议人身份和反映情况予以保密。过期或不按照要求提出的异议,不予受理。
联系人:齐宏景
联系电话:010-61772597
办公地址:华北电力大学主楼D0329房间
附件:推荐项目简要情况
科学技术研究院
2014年12月18日
附件:推荐项目简要情况
1.项目名称:微纳尺度相界面作用机理及调控方法
2.推荐单位:教育部
3.项目简介:
能源动力系统采用传统机械制造工艺,已建立起连续介质力学理论框架。面对航空航天、电子信息及生物技术的发展,产生了微能源系统的新方向,传统能源科学理论难以适应,常规设计理论、制造方法及检测手段急需变革,适合微能源的新理论体系亟待创建。为此,本项目在微能源系统相界面理论、测量及调控等层面开展深入研究。主要发现点有:
(1)提出了“三原子模型”,获得界面边界条件准则数,揭示了边界条件与流固分子相互作用势能参数间的关系。建立了跨尺度数值模型,揭示出边界条件绝对性和相对性。提出了有效流体粘度概念,统一了分散在文献中的流动阻力数据,建立了微尺度下采用热边界层再发展概念强化传热并减小阻力的原理。
(2)采用硅蚀刻工艺制备微系统,发展高精度光学和电学信号同步测量技术,系统研究了硅微系统纳米级粗糙度引起的相变热力学非平衡性,揭示出“角部核化”、“气泡爆炸”、“微时间尺度效应”及“三区传热规律”,澄清了困扰领域多年的“微通道沸腾传热能否核化?”的争论,为微纳尺度沸腾传热做出突出贡献。
(3)引入“协同学”思想,对微系统相界面实施主动及被动控制,自组织系统内各要素,使无序相界面向有序相界面转化,原创了微通道种子气泡传热原理与方法,实现了极低温差下触发沸腾起始点,为避免微系统启动烧毁提供了新的方法;完全抑制不稳定流动和传热,避免交变热应力引起微系统损坏等。发现并揭示出脉动热管方波形及正弦形位移曲线,发现了脉动热管自组织流动结构。
获教育部自然科学一等奖1项。20篇主要论文他引700次,SCI 他引539次,8篇代表性论文SCI他引292次。1747位他引作者中包括14位外籍院士及5位中国院士,本领域权威期刊主编及副主编20人,国际权威学会会士60人。美国两院院士Ho教授指出:“5微米深微通道内没有发现滑移,可由徐等得出的滑移长度不随通道尺寸影响来解释”;诺贝奖获得者Geim教授在Science杂志上引用了本项目建立的分子动力学模型;国际多相流杂志创始人及前主编Hetsroni教授指出:“徐等提出了新模型,在强化传热的同时显著降低阻力”;ASME J. Therm. Sci. Eng. 主编Jensen教授指出:“徐等提出的种子气泡激励法是有效抑制微尺度不稳定性方法”。
项目候选人徐进良被评为2012年度ASME J. Heat Transfer杂志最佳论文评阅人,担任Frontiers in Heat Pipes杂志编委及Appl. Therm. Eng.杂志Guest editor等,在国际会议上作特邀报告10次(海外3次),作为大会主席主持召开:微能源国际研讨会(三亚,2005)、第4届国际微流体会议(伦敦,2014)及第一届国际传热研讨会(北京,2014),提升了我国学者在微能源方向的学术影响。项目研究成果已初步形成微能源系统的理论体系,为发展无线传感网微能源、小卫星微推力系统等提供了理论支撑与方法,促进了工程热物理交叉学科的发展。
4.主要完成人
姓名:徐进良
排名: 1
技术职称:正高级
工作单位:华北电力大学
完成项目时所在单位: 华北电力大学
本项目负责人,对发现点1、2和3做出最主要贡献。 带领团队进行了系统的创新性工作: 建立了跨尺度数值模型,揭示了边界条件绝对性和相对性;揭示了通道表面粗糙度对微流动与传热的影响,提出了热边界层再发展概念强化微通道传热,为微尺度强化传热并减小阻力提供了新的思路;揭示出微通道不稳定性规律,揭示出硅基微通道沸腾传热基本规律,原创种子气泡传热原理与方法,为微纳系统提供了崭新的主动控制手段;揭示了脉动热管独特的气泡动力学行为、、传热机理及混沌动力学特性,为其设计、制造和运行提供了切实可行的依据。 代表性论文[1, 4, 5, 6, 7, 8]的第1和通讯作者,代表性论文[1,3,4,5,6,7,8]的通讯作者。在该项研究中的工作量占本人工作总量的70%。
曾获国家科技奖励情况: 超临界锅炉关键技术的研究,国家科技进步三等奖,1996,排名第五
姓名:李玉秀
排名: 2
技术职称:副高级
工作单位:中国科学院广州能源研究所
完成项目时所在单位:中国科学院广州能源研究所
在项目负责人徐进良的指导下,具体实施并研究了发现点1及发现点2和3的部分内容,做出下列贡献: 建立了界面上流固相互作用的三原子模型,研究了制约界面边界条件的流固相互作用准则数;建立了考虑流固相互作用的分子动力学与宏观连续介质力学耦合模型,揭示了界面边界条件绝对性和相对性;建立了硅基微通道沸腾传热流型与传热的关联性;发现脉动热管的周期性工作规律和两类气泡位移曲线,发现脉动热管的两类流型及揭示出气泡在弯头处的断裂机理。 代表性论文[2]的第1作者,代表性论文[1, 8]的第2作者,代表性论文[5]的第4作者。在该项研究中的工作量占本人工作总量的70%。
曾获国家科技奖励情况:无
姓名:甘云华
排名: 3
技术职称:副高级
工作单位:华南理工大学
完成项目时所在单位:中国科学院广州能源研究所
在项目负责人徐进良的指导下,具体实施并研究了发现点2的部分内容,做出下列贡献: 实验验证了采用热边界层再发展概念强化微通道传热的正确性;研究了单微通道和并联微通道沸腾传热不稳定性,辨识了微通道沸腾传热静态和动态不稳定性,揭示出三类典型动态不稳定性,给出了不同类型不稳定性发生的区域及条件;研究了硅基微通道沸腾传热基本规律,发现宏观尺度下建立的沸腾传热关联式不适合于硅基微通道沸腾传热;提出核态沸腾机理主导区可获得均匀的芯片温度场。 代表性论文[4]的第2作者,代表性论文[5, 6]的第3作者。在该项研究中的工作量占本人工作总量的70%。
曾获国家科技奖励情况:无
姓名:张 伟
排名: 4
技术职称:副高级
工作单位:华北电力大学
完成项目时所在单位: 华北电力大学
在项目负责人徐进良的指导下,具体实施并研究了发现点2和3的部分内容,做出下列贡献: 提出了控制沸腾传热的关键无量纲参数(沸腾数),将沸腾传热基于沸腾数划分出三个区域,不同区域对应于不同的传热规律;建立了三维流固耦合数值模型,揭示了创新性构型中热边界层减薄的核心机理,并表明创新性构型中横向微通道的“压力回复效应”是减阻的主要机制;发现了种子气泡可将硅基微通道内混乱无序的气泡动力学转换为规则有序的气泡动力学。 代表性论文[5]的第5作者,代表性论文[7]的第3作者。在该项研究中的工作量占本人工作总量的70%。
曾获国家科技奖励情况:无
姓名:苏秋成
排名:5
技术职称:副高级
工作单位:中国科学院广州能源研究所
完成项目时所在单位:中国科学院广州能源研究所
在项目负责人徐进良教授指导下,具体实施了发现点2 的部分内容,作出下列贡献:调研了微尺度沸腾传热文献,共同搭建了微流体光学实验平台,设计了微流体芯片,参与实验数据获取、分析及整理,揭示了微尺度沸腾传热的三区传热规律。代表论文[5]的第6 作者。在该项研究中的工作量占本人工作总量的70%。
曾获国家科技奖励情况:无
5.代表性论文专著目录
(1) Xu JL*, Li YX ,Boundary conditions at the solid-liquid surface over the multiscale channel size from nanometer to micron, Int. J. Heat Mass Transfer.,2007, 50(13-14): 2571-2581.
(2) Li YX, Xu JL, Li DQ*, Molecular dynamics simulation of nanoscale liquid flows , Microfluid. Nanofluid. , 2010, 9:1011-1031.
(3) Shen S, Xu JL*, Zhou JJ, Chen Y, Flow and heat transfer in microchannels with rough wall surface, Energ. Conv. Manage.,2006, 47(11-12): 1311-1325.
(4) Xu JL, Gan YH, ZhangDC, Li XH,Microscale heat transfer enhancement using thermal boundary layer redeveloping concept/ Int. J. Heat Mass Tran.,2005, 48:1662-1674.
(5) Xu JL*, Shen S, Gan YH, Li YX, Zhang W, Su QC, Transient flow pattern based microscale boiling heat transfer mechanisms,J. Micromechanic. Microengineer., 2005, 15: 1344-1361.
(6) Xu JL*, Zhou JJ, Gan YH , Static and dynamic flow instability of a parallel microchannel heat sink at high heat fluxes, Energ. Conv. Manage., 2005, 46: 313-334.
(7) Xu JL*, Liu GH, Zhang W, Li Q, Wang B, Seed bubbles stabilize flow and heat transfer in parallel microchannels , Int. J. Multiphase Flow, 2009, 35: 773-790.
(8) Xu JL*, Li YX, Wong TN, High speed flow visualization of a closed loop pulsating heat pipe, Int. J. Heat Mass Transfer, 2005, 48: 3338-3351.