近年来,得益于计算机技术的飞速进步、实验手段的精细化和计算流体动力学(CFD)等先进工具的应用,多相流技术的研究和应用取得了显著进展,逐渐成为推动工业创新和发展的关键技术之一。同时,随着物联网、大数据、人工智能等新兴技术的崛起,多相流技术正向着智能化、自动化方向发展,为工业生产的智能化转型提供了有力支撑,并为解决能源危机、环境保护等全球性问题提供了新的思路和方法。
在现代工业中,多相流现象广泛存在,如石油化工中的气液传输、环境工程中的污水处理、能源工程中的燃烧过程等。通过研究多相流体的行为及传质机理,科学家们能够优化工业设备设计,提高过程效率,减少资源浪费。例如,非牛顿流体(如泥浆、聚合物溶液)中的气泡运动和传质行为研究,可以帮助优化钻井液配方,提高石油钻井效率。再如,在微流控技术中,微小尺度下的多相流体行为研究能够推进生物医疗检测设备的开发,提高诊断的准确性和效率。
多相流体力学,作为专门研究物质在不同相态(如液体、气体、固体)下共存与相互作用的学科,涉及液体与气体、液体与固体以及气体与固体等多种相态间的交互作用机制。尽管与气体动力学或水动力学等传统流体力学分支相比,多相流体力学属于较为新兴的领域,但其普遍性和复杂性,决定了它在流体力学领域中的重要地位与工程实践中的巨大价值。
随着工业技术的快速发展,特别是在石油化工、能源转换、环保工程等领域,多相流现象的应用场景日益复杂,对多相流技术理论的要求也越来越高。在这一背景下,沈阳航空航天大学能源与环境学院副教授李少白,凭借其深厚的学术造诣和杰出的科研能力,为推动多相流技术的进步理论做出了重要贡献。
李教授长期致力于化工过程中流变复杂的多相流及其传质现象、微流控技术等化工领域的研究,主持过多个国家级与省级研究课题,并在国际顶级化工期刊上发表了大量高水平论文,取得了令人瞩目的学术成就。在国家自然科学基金资助的“屈服应力流体中单气泡运动行为与传质机理的研究”课题中,李教授带领团队,通过使用高速摄像仪、粒子图像测速仪(PIV)等先进设备,对屈服应力中的运动单气泡的运动行为与传质机理进行了深入研究。其成果以学术论文的形式在诸如《化学工程》、Journal of Central South University等多个国内外著名期刊上发表,为相关工业过程的优化提供了坚实的理论基础。
在另一项名为“基于非牛顿流体的轴承腔内油气两相流动及其传热特性的研究”的课题中,李教授以参考文献中的实验数据为支撑,采用数值模拟的方法对航空发动机单出口轴承腔内油气两相的流动特性与传热特性进行了深度分析。润滑油作为非牛顿流体,它的黏度并不恒定,会随应力、轴承转速等因素而产生变化,这使得其流动和传热行为更加复杂。
李教授的研究成果揭示了二次流中涡流结构由双涡流向单涡流转变的动态过程,并提出了非稳态过程中驱动模式转换的判据。研究还进一步发现,转速和供油量会显著影响润滑油分布、油气两相流速与温度分布,进而影响换热性能等多个重要现象,这对工业上涉及高性能轴承设计的过程,如航空航天、汽车制造等,具有重要的指导意义。该课题项目也因此入选2019年度辽宁省“百千万人才工程”人选科技活动立项项目名单。
多相流技术的发展为现代工业的提质增效注入了新的活力。李少白教授在这一领域的贡献,不仅提升了中国在多相流研究方面的国际地位,也为推动相关技术的创新和应用作出了重要贡献。
在未来,随着研究的深入和技术的进步,多相流体的研究将继续为工业技术的革新提供强有力的支持,助力实现更高效、更环保的生产和生活方式。李少白教授的工作,不仅代表了当前多相流研究的最高水平,也为后续研究者树立了典范,激励着他们在这一充满挑战的领域不断探索和创新。(文/秦雁炯)