多相热流体动力学

课程编码：180090080101P3005H 英文名称：Multiphase Thermal Fluid Dynamics 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业课 主讲教师：赵建福等

本课程是关于多相流体介质运动、传热、传质与相变等现象及其规律的一门新兴交叉科学，是流体力学、传热学和多相流热物理学等领域的重要发展前沿，不仅具有重大学术价值，而且在地面诸多工业过程甚至空间飞行器流体管理与热管理技术、动力系统、载人航天器环境控制与生命保障系统等工程应用中都有着十分重要的应用价值。本课程将系统介绍多相热流体动力学的基础理论、方法与系统知识，关注该领域国内外最新进展，在知识传授的基础上，激发学生提出问题、凝练思路与解决实际问题的能力。本课程适用于从事多相热流体系统基础理论研究和技术研发的研究生，对相关领域技术人员也有借鉴和指导意义。

流体力学

第一章 绪论 3学时 赵建福
第1节 多相热流体动力学概述
第2节 多相热流体动力学内容、方法与发展
第3节 案例分析：嫦娥三号月夜温控系统与光刻机EUV光源中的典型多相热流体动力学现象
第二章 流体力学基础 6学时 赵建福
第1节 连续介质模型与流动描述方法
第2节 流体运动基本方程
第3节 流动相似性与量纲分析
第4节 案例分析：圆管流动摩擦因子研究的三次浪潮及流体动力学方程的发展简史
第三章 相与相界面 3学时 赵建福
第1节 热力学基础
第2节 相间作用机制与相界面间断模型
第3节 扩展研讨：伴有相间质量传递的相界面间断模型
第四章 颗粒动力学 3学时 赵建福
第1节 单颗粒稳态运动及其黏性阻力
第2节 颗粒与颗粒群的非稳态运动
第3节 案例分析：流体颗粒的热毛细迁移
第五章 核化与气泡生长 3学时 赵建福
第1节 经典核化理论基础
第2节 Rayleigh-Plesset 方程与统一气泡动力学方程
第3节 扩展研讨：附壁生长气泡的热动力学
第六章 池沸腾传热 3学时 赵建福
第1节 池沸腾传热基本模式
第2节 核态池沸腾传热及其重力标度规律
第3节 扩展研讨：沸腾传热强化与调控
第七章 气液两相绝热流动 3学时 赵建福
第1节 气液两相流型及其转换
第2节 气液两相流动特性
第3节 案例分析：基于流型的重力无关性准则
第八章 流动沸腾传热 6学时 赵建福
第1节 流动沸腾传热模式与流动结构
第2节 流动沸腾传热性能与常用模型
第3节 流动沸腾传热现象中的重力效应及其表征
第4节 扩展研讨：管道急冷现象及低温推进剂快速加注中的关键问题
第九章 凝结传热 3学时 赵建福
第1节 凝结模式及其调控
第2节 管内凝结流动
第十章 多相热流体系统 3学时 赵建福
第1节 多相热流体空间应用系统分类
第2节 多相热流体系统不稳定性及失稳抑制策略
第3节 案例分析：多相热流体空间应用系统的重力无关性设计准则
第十一章 多相热流体动力学数值模拟 3学时 赵建福
第1节 多相热流体问题的连续介质模型与数值模拟
第2节 多相热流体问题的格子-玻尔兹曼方法模拟
第3节 案例分析：格子-玻尔兹曼方法中物理量与真实体系间的换算关系
第十二章 复习与答疑 3学时 赵建福
第1节 复习与答疑
第2节 课堂开卷考试
第十三章 研究展望 1学时 赵建福
第1节 面向中国空间站的多相热流体动力学研究规划

赵建福，博士，中国科学院力学研究所研究员，中国科学院大学教授，主要研究方向包括微重力流体物理研究与空间多相热流体系统应用技术研发等，在中国空间站、返回式卫星及俄罗斯和平号空间站等开展了十余项空间实验，参与了嫦娥三号、嫦娥五号、实践二十号等相关研制任务。现任中国空间科学学会常务理事及微重力科学与应用研究专业委员会主任委员、Springer/Microgravity Science and Technology副主编等。