风沙环境下高雷诺数壁湍流结构及其演化机理研究
NSFC地区项目参与人模板
除非特殊说明，请勿删除或改动简历模板中蓝色字体的标题及相应说明文字参与者简历格式：目前所在机构，部门（指二级单位），职称例：×××，北京大学，医学部生物化学系，教授教育经历（从大学本科开始，按时间倒序排序；请列出攻读研究生学位阶段导师姓名）：格式：开始年月-结束年月，机构名，院系，学历，研究生导师姓名（仅指攻读硕士和博士研究生学位阶段导师）例：1991/09-1995/06，北京大学，医学部生物化学系，博士，导师：×××科研与学术工作经历（按时间倒序排序；如为在站博士后研究人员或曾有博士后研究经历，请列出合作导师姓名）：格式：开始年月-结束年月，机构，部门，职称，（如为在站博士后研究人员或曾有博士后研究经历，请列出合作导师姓名）例如：1.2023/07-至今，中山大学，高分子化学系，副教授2.2023/07-至今，中山大学，高分子化学系，博士后，合作导师：×××曾使用其他证件信息（应使用唯一身份证件申请项目，曾经使用其他身份证件作为申请人或主要参与者获得过项目资助的，应当在此列明）格式：证件类型，证件号例如：护照，×××××××××主持或参加科研项目（课题）情况（按时间倒序排序）：格式：项目类别，批准号，名称，研究起止年月，获资助金额，项目状态（已结题或在研等），主持或参加例如：国家自然科学基金面上项目，21773999，×××××××××，2028/01-2021/12，30万元，已结题，主持代表性研究成果和学术奖励情况（请注意：①投稿阶段的论文不要列出；②对期刊论文：应按照论文发表时作者顺序列出全部作者姓名、论文题目、期刊名称、发表年代、卷（期）及起止页码（摘要论文请加以说明）；③对会议论文：应按照论文发表时作者顺序列出全部作者姓名、论文题目、会议名称(或会议论文集名称及起止页码)、会议地址、会议时间；④应在论文作者姓名后注明第一/通讯作者情况：所有共同第一作者均加注上标“#”字样，通讯作者及共同通讯作者均加注上标“*”字样，唯一第一作者且非通讯作者无需加注；⑤所有代表性研究成果和学术奖励中本人姓名加粗显示。
大气表面层高雷诺数壁湍流脉动特性研究
大气表面层高雷诺数壁湍流脉动特性研究风沙运动及其关联引发的自然灾害已经日益成为影响生态环境以及人类社会运作的一个重要环境问题；我国是受沙漠化影响最为严重的国家之一，截止20世纪九十年代我国每年沙漠化速度已经达到2460平方千米/年，而尤其引起的沙尘暴以及PM2.5浓度升高正日益危害着人们的呼吸系统健康状况及生活质量；深入认识风沙的成因及其规律，是实现风沙灾害有效合理防治的必经途径。
从本质上来说，大气表面层的湍流与高雷诺数边界（雷诺数Re τ可达106~107量级）相互作用的结果，然而由于现今阶段的风沙理论研究是建立在定常平均假设之上的，这就从根本上导致了理论预期与实际结果的显著误差，因此为了更准确而高效地的研究进而提高风沙运动的预测与防治，就必须从高雷诺数壁湍流脉动上着手。
高雷诺数壁湍流与低雷诺数壁湍流之间的区别主要在于湍流统计特性、流动结构方面，针对于风沙运动的高雷诺数流动特性，我们可以用风沙运动研究来为高雷诺数壁湍流提供非常有用的参照基础研究高雷诺数壁湍流的流动特性和机理，揭示湍流拟序结构对起沙和沙尘输运的作用和影响规律，为风沙灾害的预报和防治提供理论支持、预测方法和工程依据，由此形成风沙运动研究的中国特色。
一、科学目标以我国风沙灾害防治为背景，针对高雷诺数湍流边界层的一般规律、沙尘起沙机制和输运特性，开展高雷诺数壁湍流的理论分析、实验测量、数值模拟和野外观测，掌握高雷诺数壁湍流流动特性和雷诺数影响规律，认识高雷诺数壁湍流拟序结构及尺度作用机理，揭示沙尘起跳和长距离输运机理，构建适用于高雷诺数风沙预报的数值计算2 方法和计算平台。
由此促进高雷诺数湍流和风沙运动学科的交叉融合，提升我国在湍流和风沙物理学领域的创新能力。
二、研究内容（一）壁湍流统计特性的雷诺数效应。
开展高雷诺数壁湍流的大气边界层净风场测量，结合中等雷诺数直接数值模拟和高雷诺数大涡模拟，研究壁湍流统计特性随雷诺数的变化规律和趋势，包括：雷诺数对平均速度型与卡门常数的影响；湍动能第二峰的产生条件及能量输运特性；风沙对湍流统计特性的影响。
流体动力学过程在流动腐蚀行为中的作用机制
化工进展CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS2020年第39卷第S2期流体动力学过程在流动腐蚀行为中的作用机制王凯，南翠红，卢金玲（西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西西安710048）摘要：在流动体系中，流场作用对腐蚀行为中的力学、离子传质以及界面反应等过程有着复杂的耦合影响，不同金属材料、不同溶液环境下流体流动发挥的作用也复杂多变，这些因素加剧了流动环境下的腐蚀机理研究的困难性。
本文综述了流动腐蚀的研究现状，包括流动对腐蚀过程的影响机制、流动腐蚀研究的实验装置以及流动腐蚀中的关键影响因素，着重分析了流动通过改变腐蚀反应物/产物的质量传输速率对腐蚀反应动力学的影响机制，以及流动的剪切力作用对壁面产物膜的形成/破坏动力学过程的影响。
提出了流动腐蚀在腐蚀界面演化与流场的交互作用、时空尺度跨度、流场-离子传质-界面反应的多场耦合联系以及不同流体力学参数匹配性等方面有待解决的问题，展望了流动腐蚀的发展方向。
关键词：腐蚀；流体动力学；传质；界面反应；腐蚀产物膜中图分类号：TK17文献标志码：A文章编号：1000-6613（2020）S2-0008-11Mechanism of hydrodynamic process in flow corrosion behaviorWANG Kai ，NAN Cuihong ，LU Jinling(State Key Laboratory of Eco-hydraulics in Northwest Arid Region of China,Xi ’an University of Technology,Xi ’an 710048,Shaanxi,China)Abstract:In the flow system,the flow field has a complex interaction with the mechanics,ion mass transfer and interface reaction of the corrosion behavior,and the effect of fluid flow is also complex and variable regarding to different metal materials under different solution environments,which aggravates the difficulty of investigating the corrosion mechanism in the flow environment.In this paper,the status of research on flow corrosion is comprehensively discussed,including the influencing mechanism of flow on the corrosion process,the experimental devices for flow corrosion research and the key factors in the flowcorrosion.In particular,the effect of flow on corrosion reaction kinetics is analyzed from two aspects:changing the mass transfer rate of corrosion reactants/products,altering the flow shear stress being associated with the formation/damage kinetics of wall products films.The problems to be solved are put forward,including the interaction of corrosion interface evolution and flow dynamics,the discrepancy inthe spatial and temporal scale,the multi-field coupling relation as well as the matching of different hydrodynamic parameters in flow corrosion and the further development trend is also proposed.Keywords:corrosion;hydrodynamics;mass transfer;interface reaction;corrosion product film综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2020-0679收稿日期：2020-04-27；修改稿日期：2020-08-05。
第4章 简单剪切湍流.ppt
4.6 拟序结构的动力学模型
4.6.1 拟序运动的分解和能量输运
2．拟序扰动和拟序脉动运动方程
四、简单剪切湍流
拟序相平均运动方程 全系综平均运动方程
即涡粘系数和壁面摩擦速度 u以及垂向距离 y成正比。
在壁湍流的壁面处湍涡尺度等于零，离开壁面愈远，涡团尺度愈大。
四、简单剪切湍流
4.2 自由剪切湍流的统计特性
没有固体边界的剪切湍流称为自由剪切湍流 自由剪切湍流的特征是：
①远离中心区的流动渐近地趋向均匀平行流动； ②平均流动是非平行的，但是流向是缓变的，即所有平
4.4 剪切湍流中的拟序运动
4.4.1 自由剪切湍流中的拟序结构
1 自由剪切湍流中湍流脉动的间歇性 间歇因子：
四、简单剪切湍流
在尾流的中心部分，湍流间 歇因子等于1，即尾流中心始终处 于湍流状态，其他部分间歇地处 于湍流状态，离中心愈远间歇因 子愈小；直到远离尾流中心 ，间 歇因子才逐渐减小到零，也即湍 流状态可以间歇地延伸到薄层平
四、简单剪切湍流
四、简单剪切湍流
4.4 剪切湍流中的拟序运动
4.4.1 自由剪切湍流中的拟序结构
2．自由剪切湍流中拟序涡结构 湍流混合层拟序结构的主要特征有： 1）混合层中大尺度结构几乎和雷诺数无关； 2）无粘的稳定性理论分析方法可以定性地描述它的演化； 3）混合层展向涡有对并现象。
四、简单剪切湍流
四、简单剪切湍流
4.1 简单剪切湍流的统计特性
4.1.1 壁湍流的统计特性和湍涡结构
2、等切应力层 综合以上结果，在壁湍流的近壁区存在一个粘性底层和一个对数
层，粘性底层和对数层合在一起称为内层。介于粘性底层和对数层之 间的流动区域称为过渡层，过渡层很薄，工程实用上，常常不计过渡 层，而用对数分布和线性分布组合成内层的平均速度分布。
中国科学院地理科学与资源研究所
中国科学院地理科学与资源研究所可桢-秉维青年人才计划项目建议书项目名称：申请人：依托研究团队（研究室）：联系人：联系电话：E-mail:申报日期：二〇二〇年一月制基本信息正文（请勿删除或改动下述提纲标题及括号中的文字）（一）主要学术成绩、创新点及其科学意义（建议不超过5000字）着重阐述所取得的研究成果的创新性和科学价值等。
（二）拟开展的研究工作（建议不超过5000字）着重阐述拟开展的研究工作的科学意义和创新性，技术路线、研究方案等的可行性，预期成果及考核指标（可量化）。
（三）个人简历格式：目前所在机构，部门（指二级单位），职称例如：×××，北京大学，医学部生物化学系，教授教育经历（从大学本科开始，按时间倒序排序；请列出攻读研究生学位阶段导师姓名）：格式：开始年月-结束年月，机构名，院系，学历，研究生导师姓名（仅指攻读硕士和博士研究生学位阶段导师）例如：1991/09 – 1995/06，北京大学，医学部生物化学系，博士，导师：×××科研与学术工作经历（按时间倒序排序；如为在站博士后研究人员或曾有博士后研究经历，请列出合作导师姓名）：格式：开始年月-结束年月，机构，部门，职称，（如为在站博士后研究人员或曾有博士后研究经历，请列出合作导师姓名）例如：1.2003/07-至今，中山大学，高分子化学系，博士后，合作导师：×××主持或参加科研项目（课题）情况（按时间倒序排序）：格式：项目类别，批准号，名称，研究起止年月，获资助金额，项目状态（已结题或在研等），主持或参加例如：国家自然科学基金面上项目，21773999，×××××××××，2018/01-2021/12，30万元，在研，主持代表性研究成果和学术奖励情况（请注意：①投稿阶段的论文不要列出；②对期刊论文：应按照论文发表时作者顺序列出全部作者姓名、论文题目、期刊名称、发表年代、卷（期）及起止页码（摘要论文请加以说明）；③对会议论文：应按照论文发表时作者顺序列出全部作者姓名、论文题目、会议名称(或会议论文集名称及起止页码)、会议地址、会议时间；④应在论文作者姓名后注明第一/通讯作者情况：所有共同第一作者均加注上标“#”字样，通讯作者及共同通讯作者均加注上标“*”字样，唯一第一作者且非通讯作者无需加注；⑤所有代表性研究成果和学术奖励中本人姓名加粗显示。
大型低温高雷诺数风洞及其关键技术综述
大型低温高雷诺数风洞及其关键技术综述廖达雄;黄知龙;陈振华;汤更生【摘要】With the development of air transportations,detail-optimized designs of advanced aircrafts demand aerodynamic data under the flight Reynolds number rge-scale cry-ogenic wind tunnels,such as ETW and NTF,are the best ground testing facilities to obtain air-craft flow characteristics in the real flight conditions.To facilitate the development of large-scale high Reynolds number wind tunnels,the achieving means and types are summarized,the current developing status is discussed,the key technologies and solutions are analyzed in depth for design methodologies and construction concerns.Finally,the future designs and constructions of large-scale continuous cryogenic wind tunnel in China are prospected.%随着航空运输业的发展，先进飞行器的精细化设计要求有飞行雷诺数下的气动数据为支撑。
大型低温高雷诺数风洞（如ETW、NTF）是真实再现飞行器飞行状态流动特性的最佳地面试验设备。
高雷诺数三维顶盖驱动方腔流实验研究
高雷诺数三维顶盖驱动方腔流实验研究在流体动力学中，顶盖驱动方腔流是重要的研究方向之一，可获取流动特性及流场模型，为汽车、航空、船舶等结构设计提供指导。
然而，传统的顶盖方腔主要分析了低雷诺数的平面流动，无法模拟三维流动过程。
为此，开展高雷诺数三维顶盖驱动方腔流的实验研究具有重要意义。
一、介绍(1)定义高雷诺数三维顶盖驱动方腔流，是指采用高雷诺数的环境，以三维顶盖的形式对方腔内的流体进行驱动，观察流体在方腔内运动轨迹，以研究三维顶盖方腔流动特性及流场模型。
(2)研究内容高雷诺数三维顶盖驱动方腔流的实验研究，主要涉及到两个方面：第一，研究调节顶盖尺寸和高度、边界条件及内外温度差等参数，探讨流动特性及流场模型。
第二，研究流体运动轨迹，以研究运动情况，揭示顶盖驱动方腔流动的实际机理，以优化设计及实现流体动力学性能。
二、实验条件(1)实验装置实验装置主要包括高雷诺数气体序列量程器、定压泵、三维顶盖驱动方腔、蒸汽源、温度计、密度计、压力计等。
(2)实验参数实验参数主要包括顶盖尺寸及高度、边界条件、内外温度差等参数。
三、实验和结果研究高雷诺数三维顶盖驱动方腔流的实验，主要运用基本物理测量方法，确定实验参数，调节顶盖尺寸和高度，监测内外温度差、流速等参数，对方腔内部流动进行观测，收集流场实验数据，以便研究顶盖驱动方腔流动特性及流场模型。
实验结果表明，在各种不同参数设定下，测量到的方腔内部流场均能受到高雷诺数三维顶盖的影响，流经方腔内流动具有不同的轨迹。
运用流体动力学理论，根据实验数据，建立顶盖驱动方腔流动的数学模型，以实现对方腔内流场形态的解析和分析。
四、结论本次实验通过高雷诺数三维顶盖驱动方腔流的实验研究，发现了方腔内流动特性与顶盖参数设定的关系，揭示了顶盖驱动方腔流动的实际机理，并建立了顶盖驱动方腔流动的数学模型，为汽车、航空、船舶等结构设计提供指导，有助于更好地了解流体动力学。
国家自然科学基金个人简历模板.doc
除非特殊说明，请勿删除或改动简历模板中蓝色字体的标题及相应说明文字参与者简历格式：目前所在机构，部门（指二级单位），职称例：×××，北京大学，医学院生物化学系，教授教育经历（从大学本科开始，按时间倒序排序；请列出攻读研究生学位阶段导师姓名）：格式：开始年月-结束年月，机构名，院系，学历，研究生导师姓名（仅指攻读硕士和博士研究生学位阶段导师）例：1991/09-1995/06，北京大学，医学院生物化学系，博士，导师：×××科研与学术工作经历（按时间倒序排序；如为在站博士后研究人员或曾进入博士后流动站（或工作站）从事研究，请列出合作导师姓名）：格式：开始年月-结束年月，机构，部门，职称，（如为在站博士后研究人员或曾进入博士后流动站（或工作站）从事研究，请列出合作导师姓名）例：1.2003/07-至今，中山大学，高分子化学系，副教授2.2003/07-至今，中山大学，高分子化学系，博士后，合作导师：×××曾使用其他证件信息（申请人应使用唯一身份证件申请项目，曾经使用其他身份证件作为申请人或主要参与者获得过项目资助的，应当在此列明）格式：证件类型，证件号例：护照，×××××××××主持或参加科研项目（课题）及人才计划项目情况（按时间倒序排序）：格式：项目类别，批准号，名称，研究起止年月，获资助金额，项目状态（已结题或在研等），主持或参加例：1. 国家自然科学基金面上项目，20873999，×××××××××，2008/01-2010/12，30万元，已结题，主持2. 长江学者（特聘教授）,2012年，环境科学代表性研究成果和学术奖励情况（每项均按时间倒序排序）（请注意：①投稿阶段的论文不要列出；②对期刊论文：应按照论文发表时作者顺序列出全部作者姓名、论文题目、期刊名称、发表年代、卷（期）及起止页码（摘要论文请加以说明）；③对会议论文：应按照论文发表时作者顺序列出全部作者姓名、论文题目、会议名称(或会议论文集名称及起止页码)、会议地址、会议时间；④应在论文作者姓名后注明第一/通讯作者情况：所有共同第一作者均加注上标“#”字样，通讯作者及共同通讯作者均加注上标“*”字样，唯一第一作者且非通讯作者无需加注；⑤所有代表性研究成果和学术奖励中本人姓名加粗显示。
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附件1
“风沙环境下高雷诺数壁湍流结构及其演化机理研究”
风沙运动引发的灾害已经成为影响人类社会的一个重要环境问题。
要实现对风沙灾害的有效预报和合理防治，必须深刻认识风沙灾害的成因和规律。
从流动的角度来看，风沙运动实质上是颗粒物质与高雷诺数大气边界层湍流相互作用的结果，其特征雷诺数Reτ可达106~107量级。
目前有关风沙运动研究的理论基础仅基于定常平均假设，导致理论预测与实际情况存在显著差异。
为提高风沙运动的预测精度和防治水平，必须依靠湍流特别是高雷诺数壁湍流的最新研究进展和理论突破。
高雷诺数壁湍流在湍流统计特性、流动结构等方面与低雷诺数情况存在较大差异，而风沙运动作为一种典型的高雷诺数流动，为高雷诺数湍流研究提供了非常有用的基准。
本项目拟以高雷诺数风沙运动为主要研究对象，通过理论分析、实验室模拟、数值仿真和野外观测相互结合的方式，研究高雷诺数壁湍流的流动特性和机理，揭示湍流拟序结构对起沙和沙尘输运的作用和影响规律，为风沙灾害的预报和防治提供理论支持、预测方法和工程依据，由此形成风沙运动研究的中国特色。
一、科学目标
以我国风沙灾害防治为背景，针对高雷诺数湍流边界层的一般规律、沙尘起沙机制和输运特性，开展高雷诺数壁湍流的理论分析、实验测量、数值模拟和野外观测，掌握高雷诺数壁湍流流动特性和雷诺数影响规律，认识高雷诺数壁湍流拟序结构及尺度作用机理，揭示沙尘起跳和长距离输运机理，构建适用于高雷诺数风沙预报的数值计算
方法和计算平台。
由此促进高雷诺数湍流和风沙运动学科的交叉融合，提升我国在湍流和风沙物理学领域的创新能力。
二、研究内容
（一）壁湍流统计特性的雷诺数效应。
开展高雷诺数壁湍流的大气边界层净风场测量，结合中等雷诺数直接数值模拟和高雷诺数大涡模拟，研究壁湍流统计特性随雷诺数的变化规律和趋势，包括：雷诺数对平均速度型与卡门常数的影响；湍动能第二峰的产生条件及能量输运特性；风沙对湍流统计特性的影响。
（二）高雷诺数壁湍流结构的动力演化特性与尺度作用机理。
结合流动显示、三维流场测量和直接数值模拟等手段，研究高雷诺数壁湍流中大尺度拟序结构的起源、演化和相互作用的特性、规律和机理，包括：边界层内大尺度/超大尺度结构的生成和动力学演化过程；边界层内外区流动结构的相互作用机制；沙尘与湍流拟序结构的相互影响规律。
（三）考虑高雷诺数效应的风沙运动预报方法。
综合考虑在高雷诺数条件下出现的湍流脉动、大尺度结构等复杂因素，建立计及内外区相互作用的湍流模型，发展适用于高雷诺数风沙预报的新型预报方法，完成近地表风沙流形成与发展过程的模拟，较为准确地预测沙粒的扬起过程及输运特性。
三、资助期限5年（2015年1月至2019年12月）
四、资助经费2000万元
五、申请注意事项
（一）申请人应当认真阅读本项目指南和通告，不符合项目指南和通告的申请项目不予受理。
（二）申请书的附注说明选择“风沙环境下高雷诺数壁湍流结构
及其演化机理研究”（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。
（三）本项目由数理科学部负责受理。