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在能源、環(huán)境、化工等領(lǐng)域，普遍發(fā)生著(zhù)多孔介質(zhì)中多物理場(chǎng)耦合輸運過(guò)程（流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)、化學(xué)反應及固體結構演等過(guò)程），如燃料電池、電子芯片冷卻、熱化學(xué)儲能、核反應堆、二氧化碳地質(zhì)封存及利用、油氣開(kāi)采等。在這些過(guò)程中，多孔介質(zhì)結構復雜、多物理場(chǎng)耦合緊密、微納尺度效應明顯、跨界面輸運機理復雜。多孔介質(zhì)中輸運過(guò)程對相關(guān)系統性能或過(guò)程效率起重要甚至是決定性的作用，是工程熱物理及相關(guān)學(xué)科的前沿科學(xué)問(wèn)題。
當前研究中存在“現有實(shí)驗手段對多孔介質(zhì)中復雜傳遞過(guò)程實(shí)時(shí)觀(guān)測及表征存在困難、現有多孔介質(zhì)宏觀(guān)模型唯象和經(jīng)驗參數多、多孔介質(zhì)宏觀(guān)整體性能研究多而微觀(guān)尺度關(guān)鍵過(guò)程細節研究少”等主要問(wèn)題。針對這些問(wèn)題，能源與動(dòng)力工程學(xué)院熱流科學(xué)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗室陳黎教授課題組一直致力于發(fā)展孔隙尺度數值模擬方法，表征并重構多孔介質(zhì)實(shí)際三維結構，基于實(shí)際結構研究多孔介質(zhì)中微納米尺度的多物理場(chǎng)耦合輸運過(guò)程。在發(fā)展孔隙尺度及多尺度研究方法、查明關(guān)鍵物理量孔隙尺度分布規律、揭示微納尺度多場(chǎng)耦合過(guò)程機理、構建準確的多孔介質(zhì)模型等方面取得了相關(guān)研究成果。與東方電氣、中國核動(dòng)力院、華電集團、長(cháng)慶油田、塔里木油田等單位開(kāi)展合作，研究成果獲得了應用。
多孔介質(zhì)復雜傳遞過(guò)程的孔隙尺度研究
11月9日，該項研究成果以“多孔介質(zhì)復雜傳遞過(guò)程的孔隙尺度研究”（Pore-scale modeling of complex transport processes in porous media）為題在能源領(lǐng)域頂級期刊《能源與燃燒科學(xué)進(jìn)展》（Progress in Energy and Combustion Science IF=29.4）上發(fā)表長(cháng)篇綜述論文。西安交通大學(xué)陳黎教授、東京大學(xué)An He博士、瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Jianlin Zhao博士、美國Los Alamos國家實(shí)驗室Qin-Jun Kang高級研究員為論文共同第一作者，西安交通大學(xué)陳黎為通訊作者，東京大學(xué)Naoki Shikazono教授、瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Jan Carmeliet教授、西安交通大學(xué)李增耀教授、西安交通大學(xué)陶文銓教授為共同作者。該論文基于西安交通大學(xué)在先進(jìn)孔隙尺度模型構建、方法發(fā)展及在質(zhì)子交換膜燃料電池、二氧化碳地質(zhì)封存、油氣開(kāi)采、亞臨界沸騰等領(lǐng)域的工作，日本東京大學(xué)在固體氧化物燃料電池的工作，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院在油氣開(kāi)采的工作，以及美國Los Alamos國家實(shí)驗室在先進(jìn)孔隙尺度模型構建和方法發(fā)展方面的工作，結合國際研究動(dòng)態(tài)，全面回顧了孔隙尺度數值方法的發(fā)展現狀、挑戰及應用，并對未來(lái)研究方向進(jìn)行了展望。
該項研究受到國家自然科學(xué)基金、陜西省自然科學(xué)基金等多個(gè)項目的支持。陳黎教授課題組系列研究成果發(fā)表在《國際傳熱傳質(zhì)》（International Journal of Heat and Mass Transfer），《計算物理》（Journal of Computational Physics），《物理評述E》（Physics Review E），《化學(xué)工程》（ Chemical Engineering Journal），《應用能源》（Applied Energy），《電源技術(shù)》（Journal of Power Sources），《水資源研究》（Water Resource Researches），《納米能源》（Nano Energy）等國際知名期刊上。
