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科技动态

国家自然科学基金工程热物理与能源利用学科研究方向与关键词修订

发布日前:2022-02-18 浏览次数:2181


国家自然科学基金工程热物理与能源利用学科研究方向与关键词修订

关永刚1史翊翔1,2,田振玉1,3

林哲1,4,张亚宁1,5


                                         1. 国家自然科学基金委员会工程热物理与能源利用学科

                                         2. 清华大学能源与动力工程系

                                         3. 中国科学院工程热物理研究所

                                         4. 浙江理工大学能源与动力工程系

                                         5. 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院


 摘 要

2021年国家自然科学基金委员会工程与材料科学部工程热物理与能源利用学科对学科代码下的研究方向和关键词进行了梳理和修订,调整了学科资助布局,合并了相近的研究方向,删除了不恰当的研究方向,增加了反映新趋势的研究方向,精炼了各研究方向下的关键词,使研究方向和关键词更加全面合理。通过本次修订进一步厘清了学科的内涵和外延,有利于国家自然科学基金项目的申请和管理。 

关键词:国家自然科学基金;工程热物理与能源利用学科;研究方向


引言

研究方向和关键词是国家自然科学基金管理工作的重要基础,是学科内涵和外延的具体表现,也是项目管理的重要依据。当前,同时实现经济社会高质量发展和碳达峰碳中和目标对能源科技创新提出了新的要求。在现有的国家自然科学基金管理系统之中,工程热物理与能源利用学科的已有的部分研究方向和关键词含义相对偏窄,未能及时体现学科的前沿与热点研究方向,需开展修订以满足学科创新发展的需求。

2021年,工程热物理与能源利用(基金申请一级代码E06) 学科以“符合知识体系逻辑结构、促进知识与应用融通”为目标,基于近几年国家自然科学基金项目申请中研究方向及关键词实际使用情况的统计结果,结合广泛征求的学科专家意见,在保证科学性和包容性的基础上对本学科的研究方向和关键词进行了详细梳理和大幅修订。经过适当的合并与增删,学科的研究方向总数由215个调整为146个,其中E0601工程热力学研究方向由25个调整为20个,E0602内流流体力学研究方向由31个调整为21个,E0603传热传质学研究方向由32个调整为22个,E0604燃烧学研究方向由48个调整为30个,E0605多相流热物理学研究方向由20个调整为15个,E0606热物性与热物理测试技术研究方向由32个调整为9个,E0607可再生能源与新能源利用中的工程热物理问题研究方向由37个调整为29个。关键词总数由2400个调整为1361个,调整后每个方向关键词大致为10个。

总体来看,学科研究方向和关键词的数量有所缩减,但对应的资助范围有所拓展,特别是加强了针对学科前沿发展与国家重大需求的研究方向与关键词布局。为便于基金项目申请者了解整体的修订情况,提高基金项目申请和管理的质量,现将各学科代码下的研究方向和资助范围进行简要介绍。


一、工程热物理与能源利用学科的研究方向

工程热物理与能源利用学科的一级学科代码为E06,共有7个二级学科代码。由于本次修订后各个研究方向下的关键词数量仍然较多,本文不予详细列举,仅将变动较大部分进行说明。具体如下:

E0601工程热力学:新增了热泵技术方向;将原有的能源信息与经济、天然气水合物、储热、储能技术、储能系统等5个方向调整至E0607可再生能源与新能源利用中的工程热物理问题,并进行适当整合。

E0602内流流体力学:新增了微纳流动方向;将原来与流动噪声密切相关的3个方向整合成流动噪声及其控制方向;将原来与流固耦合密切相关的3个方向整合成流固耦合方向。

E0603传热传质学:对原有的方向微纳尺度界面效应及界面传递拓宽为界面反应与传递;将原有与热传导材料及其工程应用密切相关的3个方向整合成热传导材料与应用;将原有与热辐射传输、测量及计算等相关的4个方向整合成热辐射理论与模拟。

E0604燃烧学:新增了材料燃烧合成、低碳和零碳燃烧2个方向;将原有方向航空发动机和燃气轮机、燃料特性分别拓宽为空天发动机和燃气轮机、燃料及其特性;将原有与燃烧反应动力学密切相关的3个方向整合成燃烧反应动力学;将原有与火焰特性密切相关的8个方向整合成火焰特性;将原有与湍流燃烧密切相关的4个方向整合成湍流燃烧;将原有与煤燃烧密切相关的3个方向整合成煤燃烧与气化;将原有与生物质、垃圾及淤泥等燃烧或焚烧密切相关的3个方向整合成固体废弃物与生物质燃烧。

E0605多相流热物理学:对原有方向进行了名称优化,对个别重复的方向进行了删除,关键词合并至相关方向。

E0606热物性与热物理测试技术:新增了微纳尺度测试方向;将原有的方向热导率计算和测量等拓宽为热物性预测;将原有与热力学性质测试密切相关的6个方向整合成热力学性质测试;将原有与热质迁移特性测试相关的7个方向整合成迁移性质测试方向;将原有与光学测量相关的7个研究方向整合成光学测量;将原有除光学测量以外相关测量方法的8个方向整合成其他测量方法。

E0607可再生能源与新能源利用中的工程热物理问题:新增了生物质水热转化、电解池及新型能源系统3个研究方向;将原有与风电密切相关的3个方向整合成风电机组与风电场;将原有与地热能密切相关的5个方向整合成地热能;将原有与反应堆热工水力相关的3个研究方向整合成反应堆热工水力;将原有与物理形式储能密切相关的3个方向整合成物理储能。

本次修订后确定的工程热物理与能源利用学科各二级代码下的研究方向列于图1,供基金项目申请者参考。

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二、工程热物理与能源利用学科的资助范围

工程热物理与能源利用学科是一门研究能量和物质在转化、传递、存储及利用过程中的基本规律和技术理论的应用基础学科,是解决我国能源、动力和环境问题的主要基础学科。本学科目前设有7个二级申请代码,包括:E0601工程热力学、E0602内流流体力学、E0603传热传质学、E0604燃烧学、E0605多相流热物理学、E0606热物性与热物理测试技术以及E0607可再生能源与新能源利用中的工程热物理问题。本学科优先资助具有重要理论意义和学术价值,把握国际科学发展前沿、具有前瞻性、探索性,以及对国民经济和社会发展具有重要意义的研究,鼓励开展学科交叉研究。通过本次研究方向和关键词的梳理与修订,进一步明确了工程热物理与能源利用学科的资助范围,具体如下:

E0601工程热力学为研究能量相互转换基本规律,特别是热能转换为机械能或电能规律的分支学科。该二级学科致力于不断提高能源利用效率,减少污染,解决能源利用与环境相容协调的难题。主要资助热力学基础、动力循环、制冷与低温、总能系统等领域的基础研究。该二级学科2022年重点支持领域为低碳能源系统的分析、控制和优化。

E0602内流流体力学为研究能源动力、推进动力及工业过程各类流体机械与动力装置的功能转化规律及内流流体力学的分支学科。该二级学科致力于揭示约束空间内流体流动机理与调控机制,提高流体机械与动力装置的综合性能。主要资助黏性流动与湍流、流体噪声与流固耦合、动力装置内部流动、流体机械内部流动等领域的基础研究。该二级学科2022年重点支持领域为流体机械内流流动机理及流动控制。

E0603传热传质学为研究由于温度差和物质组分浓度差所引起的能量传递和物质迁移过程的分支学科。该二级学科致力于在刻画微观粒子随机性行为的基础上揭示能量和物质传输的宏观唯象规律,广泛、深入融合并推动相关领域现代工程技术的进步。主要资助热传导、对流传热传质、辐射换热、相变传递、微纳尺度传递和耦合传递等领域的基础研究。该二级学科2022年重点支持领域为能量转换与利用中的传热传质基础。

E0604燃烧学为研究氧化、着火、燃烧、熄火过程和机理的分支学科。该二级学科致力于探究燃烧过程中化学反应、流动、传热传质并存且相互作用的复杂物理化学现象的机理和规律,实现能源高效转化、清洁利用和火灾防控。资助范围主要包括基础燃烧理论、燃烧反应动力学、气液燃料燃烧、固体燃料燃烧、动力装置与特殊燃烧、火灾燃烧、燃烧污染物与温室气体生成与防治等领域的基础研究。该二级学科2022年重点支持领域为燃料燃烧理论、污染和减排机理与燃烧新技术

E0605多相流热物理学为研究具有两种以上不同相态或不同组分的物质共存并有明确分界面的多相流体相关现象和问题的分支学科。该二级学科致力于掌握多相流及其传递过程的基本规律及其数理描述方法,为国民经济、国防装备、生命健康、环境保护等提供理论和技术支撑。主要资助离散相动力学、多相流流动、多相流传热传质、气固两相流、多相流化学等领域的基础研究。该二级学科2022年重点支持领域为能源动力中的多相流基础

E0606热物性与热物理测试技术为研究能量和物质转化、传递、存储及利用所需的材料热物性和过程热物理特性的测量和试验方法的分支学科。该二级学科致力于发展热物性和热物理测试的新概念、新方法和新仪器,为工程热物理与能源利用相关领域的科学研究提供支撑。主要资助包括热力学测试、热物性测试、单相与多相流动测试、传热传质测试、燃烧测试等领域的基础研究。该二级学科2022年重点支持领域为复杂热物理场的测试原理和方法

E0607可再生能源与新能源利用中的工程热物理问题为研究可再生能源和新能源利用过程中能量和物质转化、传递原理和规律等热物理相关问题及与其他相关学科交叉问题的分支学科。该二级学科致力于发展可再生能源和新能源转化、存储、输运及利用新理论和新技术,推动能源、环境、经济的可持续协同发展。主要资助太阳能、风能、水能、海洋能与潮汐能、地热能、生物质能、天然气水合物、氢能、燃料电池、反应堆热工水力、储能和新型能源系统等领域工程应用相关的基础研究,积极促进工程热物理与其他相关学科在能源利用领域开展学科交叉研究,推动新型能源系统构建。该二级学科2022年重点支持领域为新能源与可再生能源利用


三、总 结

本文介绍了2021年国家自然科学基金委员会工程热物理与能源利用学科对学科代码下研究方向和关键词的修订情况,明确了工程热物理与能源利用学科各二级学科内涵及资助范围,可为基金项目申请者提供参考。今后还会根据学科发展情况和基金项目申请者的反馈进行修订和完善。


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