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    國家自然科學基金工程熱物理與能源利用學科研究方向與關鍵詞修訂

    發布日前:2022-02-18 瀏覽次數:2179


    國家自然科學基金工程熱物理與能源利用學科研究方向與關鍵詞修訂

    關永剛1,史翊翔1,2,田振玉1,3,

    林哲1,4,張亞寧1,5


                                             1. 國家自然科學基金委員會工程熱物理與能源利用學科

                                             2. 清華大學能源與動力工程系

                                             3. 中國科學院工程熱物理研究所

                                             4. 浙江理工大學能源與動力工程系

                                             5. 哈爾濱工業大學能源科學與工程學院


     摘 要

    2021年國家自然科學基金委員會工程與材料科學部工程熱物理與能源利用學科對學科代碼下的研究方向和關鍵詞進行了梳理和修訂,調整了學科資助布局,合并了相近的研究方向,刪除了不恰當的研究方向,增加了反映新趨勢的研究方向,精煉了各研究方向下的關鍵詞,使研究方向和關鍵詞更加全面合理。通過本次修訂進一步厘清了學科的內涵和外延,有利于國家自然科學基金項目的申請和管理。 

    關鍵詞:國家自然科學基金;工程熱物理與能源利用學科;研究方向


    引言

    研究方向和關鍵詞是國家自然科學基金管理工作的重要基礎,是學科內涵和外延的具體表現,也是項目管理的重要依據。當前,同時實現經濟社會高質量發展和碳達峰碳中和目標對能源科技創新提出了新的要求。在現有的國家自然科學基金管理系統之中,工程熱物理與能源利用學科的已有的部分研究方向和關鍵詞含義相對偏窄,未能及時體現學科的前沿與熱點研究方向,需開展修訂以滿足學科創新發展的需求。

    2021年,工程熱物理與能源利用(基金申請一級代碼E06) 學科以“符合知識體系邏輯結構、促進知識與應用融通”為目標,基于近幾年國家自然科學基金項目申請中研究方向及關鍵詞實際使用情況的統計結果,結合廣泛征求的學科專家意見,在保證科學性和包容性的基礎上對本學科的研究方向和關鍵詞進行了詳細梳理和大幅修訂。經過適當的合并與增刪,學科的研究方向總數由215個調整為146個,其中E0601工程熱力學研究方向由25個調整為20個,E0602內流流體力學研究方向由31個調整為21個,E0603傳熱傳質學研究方向由32個調整為22個,E0604燃燒學研究方向由48個調整為30個,E0605多相流熱物理學研究方向由20個調整為15個,E0606熱物性與熱物理測試技術研究方向由32個調整為9個,E0607可再生能源與新能源利用中的工程熱物理問題研究方向由37個調整為29個。關鍵詞總數由2400個調整為1361個,調整后每個方向關鍵詞大致為10個。

    總體來看,學科研究方向和關鍵詞的數量有所縮減,但對應的資助范圍有所拓展,特別是加強了針對學科前沿發展與國家重大需求的研究方向與關鍵詞布局。為便于基金項目申請者了解整體的修訂情況,提高基金項目申請和管理的質量,現將各學科代碼下的研究方向和資助范圍進行簡要介紹。


    一、工程熱物理與能源利用學科的研究方向

    工程熱物理與能源利用學科的一級學科代碼為E06,共有7個二級學科代碼。由于本次修訂后各個研究方向下的關鍵詞數量仍然較多,本文不予詳細列舉,僅將變動較大部分進行說明。具體如下:

    E0601工程熱力學:新增了熱泵技術方向;將原有的能源信息與經濟、天然氣水合物、儲熱、儲能技術、儲能系統等5個方向調整至E0607可再生能源與新能源利用中的工程熱物理問題,并進行適當整合。

    E0602內流流體力學:新增了微納流動方向;將原來與流動噪聲密切相關的3個方向整合成流動噪聲及其控制方向;將原來與流固耦合密切相關的3個方向整合成流固耦合方向。

    E0603傳熱傳質學:對原有的方向微納尺度界面效應及界面傳遞拓寬為界面反應與傳遞;將原有與熱傳導材料及其工程應用密切相關的3個方向整合成熱傳導材料與應用;將原有與熱輻射傳輸、測量及計算等相關的4個方向整合成熱輻射理論與模擬。

    E0604燃燒學:新增了材料燃燒合成、低碳和零碳燃燒2個方向;將原有方向航空發動機和燃氣輪機、燃料特性分別拓寬為空天發動機和燃氣輪機、燃料及其特性;將原有與燃燒反應動力學密切相關的3個方向整合成燃燒反應動力學;將原有與火焰特性密切相關的8個方向整合成火焰特性;將原有與湍流燃燒密切相關的4個方向整合成湍流燃燒;將原有與煤燃燒密切相關的3個方向整合成煤燃燒與氣化;將原有與生物質、垃圾及淤泥等燃燒或焚燒密切相關的3個方向整合成固體廢棄物與生物質燃燒。

    E0605多相流熱物理學:對原有方向進行了名稱優化,對個別重復的方向進行了刪除,關鍵詞合并至相關方向。

    E0606熱物性與熱物理測試技術:新增了微納尺度測試方向;將原有的方向熱導率計算和測量等拓寬為熱物性預測;將原有與熱力學性質測試密切相關的6個方向整合成熱力學性質測試;將原有與熱質遷移特性測試相關的7個方向整合成遷移性質測試方向;將原有與光學測量相關的7個研究方向整合成光學測量;將原有除光學測量以外相關測量方法的8個方向整合成其他測量方法。

    E0607可再生能源與新能源利用中的工程熱物理問題:新增了生物質水熱轉化、電解池及新型能源系統3個研究方向;將原有與風電密切相關的3個方向整合成風電機組與風電場;將原有與地熱能密切相關的5個方向整合成地熱能;將原有與反應堆熱工水力相關的3個研究方向整合成反應堆熱工水力;將原有與物理形式儲能密切相關的3個方向整合成物理儲能。

    本次修訂后確定的工程熱物理與能源利用學科各二級代碼下的研究方向列于圖1,供基金項目申請者參考。

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    二、工程熱物理與能源利用學科的資助范圍

    工程熱物理與能源利用學科是一門研究能量和物質在轉化、傳遞、存儲及利用過程中的基本規律和技術理論的應用基礎學科,是解決我國能源、動力和環境問題的主要基礎學科。本學科目前設有7個二級申請代碼,包括:E0601工程熱力學、E0602內流流體力學、E0603傳熱傳質學、E0604燃燒學、E0605多相流熱物理學、E0606熱物性與熱物理測試技術以及E0607可再生能源與新能源利用中的工程熱物理問題。本學科優先資助具有重要理論意義和學術價值,把握國際科學發展前沿、具有前瞻性、探索性,以及對國民經濟和社會發展具有重要意義的研究,鼓勵開展學科交叉研究。通過本次研究方向和關鍵詞的梳理與修訂,進一步明確了工程熱物理與能源利用學科的資助范圍,具體如下:

    E0601工程熱力學為研究能量相互轉換基本規律,特別是熱能轉換為機械能或電能規律的分支學科。該二級學科致力于不斷提高能源利用效率,減少污染,解決能源利用與環境相容協調的難題。主要資助熱力學基礎、動力循環、制冷與低溫、總能系統等領域的基礎研究。該二級學科2022年重點支持領域為低碳能源系統的分析、控制和優化。

    E0602內流流體力學為研究能源動力、推進動力及工業過程各類流體機械與動力裝置的功能轉化規律及內流流體力學的分支學科。該二級學科致力于揭示約束空間內流體流動機理與調控機制,提高流體機械與動力裝置的綜合性能。主要資助黏性流動與湍流、流體噪聲與流固耦合、動力裝置內部流動、流體機械內部流動等領域的基礎研究。該二級學科2022年重點支持領域為流體機械內流流動機理及流動控制。

    E0603傳熱傳質學為研究由于溫度差和物質組分濃度差所引起的能量傳遞和物質遷移過程的分支學科。該二級學科致力于在刻畫微觀粒子隨機性行為的基礎上揭示能量和物質傳輸的宏觀唯象規律,廣泛、深入融合并推動相關領域現代工程技術的進步。主要資助熱傳導、對流傳熱傳質、輻射換熱、相變傳遞、微納尺度傳遞和耦合傳遞等領域的基礎研究。該二級學科2022年重點支持領域為能量轉換與利用中的傳熱傳質基礎。

    E0604燃燒學為研究氧化、著火、燃燒、熄火過程和機理的分支學科。該二級學科致力于探究燃燒過程中化學反應、流動、傳熱傳質并存且相互作用的復雜物理化學現象的機理和規律,實現能源高效轉化、清潔利用和火災防控。資助范圍主要包括基礎燃燒理論、燃燒反應動力學、氣液燃料燃燒、固體燃料燃燒、動力裝置與特殊燃燒、火災燃燒、燃燒污染物與溫室氣體生成與防治等領域的基礎研究。該二級學科2022年重點支持領域為燃料燃燒理論、污染和減排機理與燃燒新技術。

    E0605多相流熱物理學為研究具有兩種以上不同相態或不同組分的物質共存并有明確分界面的多相流體相關現象和問題的分支學科。該二級學科致力于掌握多相流及其傳遞過程的基本規律及其數理描述方法,為國民經濟、國防裝備、生命健康、環境保護等提供理論和技術支撐。主要資助離散相動力學、多相流流動、多相流傳熱傳質、氣固兩相流、多相流化學等領域的基礎研究。該二級學科2022年重點支持領域為能源動力中的多相流基礎。

    E0606熱物性與熱物理測試技術為研究能量和物質轉化、傳遞、存儲及利用所需的材料熱物性和過程熱物理特性的測量和試驗方法的分支學科。該二級學科致力于發展熱物性和熱物理測試的新概念、新方法和新儀器,為工程熱物理與能源利用相關領域的科學研究提供支撐。主要資助包括熱力學測試、熱物性測試、單相與多相流動測試、傳熱傳質測試、燃燒測試等領域的基礎研究。該二級學科2022年重點支持領域為復雜熱物理場的測試原理和方法。

    E0607可再生能源與新能源利用中的工程熱物理問題為研究可再生能源和新能源利用過程中能量和物質轉化、傳遞原理和規律等熱物理相關問題及與其他相關學科交叉問題的分支學科。該二級學科致力于發展可再生能源和新能源轉化、存儲、輸運及利用新理論和新技術,推動能源、環境、經濟的可持續協同發展。主要資助太陽能、風能、水能、海洋能與潮汐能、地熱能、生物質能、天然氣水合物、氫能、燃料電池、反應堆熱工水力、儲能和新型能源系統等領域工程應用相關的基礎研究,積極促進工程熱物理與其他相關學科在能源利用領域開展學科交叉研究,推動新型能源系統構建。該二級學科2022年重點支持領域為新能源與可再生能源利用。


    三、總 結

    本文介紹了2021年國家自然科學基金委員會工程熱物理與能源利用學科對學科代碼下研究方向和關鍵詞的修訂情況,明確了工程熱物理與能源利用學科各二級學科內涵及資助范圍,可為基金項目申請者提供參考。今后還會根據學科發展情況和基金項目申請者的反饋進行修訂和完善。


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