项目简介： 本项目属多相流体力学和燃烧（即物理-化学流体力学）。

主要研究内容：1）颗粒湍流和气体湍流；2）湍流燃烧和反应；3）两相燃烧的颗粒弥散和颗粒反应。

研究的科学价值是：

（1）发现颗粒和气泡的湍流脉动比流体的强，横向脉动和纵向脉动的比值比流体的更小、大颗粒的弥散比小颗粒的快，颗粒和粗糙壁碰撞增强其法向脉动和削弱其纵向脉动，颗粒和颗粒之间的碰撞削弱了颗粒大尺度脉动等新现象，证实了颗粒/气泡"追随" 流体而脉动理论的错误。首创了k-epsilon-kp和二阶矩两相湍流模型

（2）发现旋流扩散火焰无皱褶的薄火焰面，旋流的增强使NOx生成先降低后增大等新规律，证实了现有商业软件中广泛应用的简化燃烧模型的不合理性。首创了雷诺平均和大涡模拟的二阶矩湍流燃烧模型

（3）发现两相燃烧中颗粒弥散和颗粒燃烧同等重要，首创了双流体-轨道和全双流体两相燃烧模拟方法。

研究结果被国内外同行公认为，提出和发展了颗粒湍流和湍流反应的理论模型。发表英文专著1本，中文专著5本，国外期刊论文72篇，国内期刊论文134篇，国际会议论文123篇。被SCI收录61篇、EI收录123篇，SCI他引161次（其中10篇代表性论著被SCI他引101次），"中国科学引文库"收录132篇，他引345次。曾在国际会议上被邀请做大会和主题报告共9次。

曾获95年国家教委科技进步一等奖（第一获奖人），95年光华科技一等奖（唯一获奖人）。95年电力部科技进步一等奖（第二获奖人）， 92年全国电力科技图书一等奖（唯一获奖人）和部委二等奖三项（第一获奖人两项），实用新型专利一项（第二发明人）。

基于研究成果自主研制了模拟多相湍流流动和燃烧的多种大型程序软件，已在水力旋流器、旋风除尘器、水泥窑炉、煤粉燃烧器、冲压发动机的研制设计中得到应用。所研制的新型旋风除尘器经过鉴定，保持高收集效率的情况下降低阻力30%，获专利一项。水泥窑炉数值模拟用于实际工程设计，通过鉴定。

主要发现点：

1. 首创了稀疏气体-颗粒两相流动的k-epsilon -kp和二阶矩两相湍流理论模型以及液体-气泡-颗粒的二阶矩三相湍流理论模型，为实验所证实。发现一定情况下，和"追随理论"的预期相反，射流和逆流区中，颗粒和气泡的湍流脉动强度比气体或液体的强，大颗粒的比小颗粒的强，亦即大颗粒的弥散比小颗粒的快，颗粒的横向脉动和纵向脉动的比值比气体或液体的更小、亦即横向扩散比纵向的更小，从而表明了经典的颗粒/气泡"追随" 流体而脉动的Hinze-Tchen理论模型，即颗粒/气泡脉动总是比气体/液体的小的错误[多相流体力学，文1，2，3，4]。

2. 提出了壁面粗糙度对颗粒和壁面碰撞作用的理论模型，为实验所证实。发现颗粒和粗糙壁碰撞后，壁面粗糙度增强其法向脉动和削弱其纵向和切向脉动，亦即使颗粒脉动能量（或雷诺正应力）在不同方向上重新分配。无论是忽略颗粒和壁面碰撞作用或是忽略壁面粗糙度的作用的理论，都是错误的[多相流体力学，文5]。

3. 提出了稠密两相流动的二阶矩两相湍流理论模型，为实验所证实。发现颗粒的大尺度湍流脉动和颗粒之间的碰撞形成的小尺度脉动有相互影响，颗粒之间的碰撞削弱了颗粒大尺度湍流脉动，无论忽略颗粒的大尺度湍流脉动。或忽略颗粒之间的碰撞形成的小尺度脉动、或忽略颗粒脉动的各向异性，都是错误的[多相流体力学，文6]。

4. 首创了湍流燃烧/反应二阶矩理论模型，用于雷诺平均的（RANS）模拟和大涡模拟，为实验结果所证实。发现只有射流扩散火焰中有皱褶的薄火焰面，旋流扩散火焰中不存在皱褶的薄火焰面，显示了RANS模拟的火焰面模型的局限性。发现旋流度的增加改变了湍流度，使总氮氧化物生成先降低后增大。现有商业软件中广泛应用的涡旋破碎和简化概率密度燃烧模型和实验不符合，不能预报出这种结果[物理-化学流体力学，文7，8]。 

5. 提出了两相燃烧的双流体-轨道和全双流体模拟方法，模拟结果和实验相符。发现两相燃烧中颗粒弥散和颗粒燃烧同等重要，正确地预报出颗粒弥散和颗粒燃烧规律，首次给出全空间的两相速度矢量图,颗粒温度场和质量场等详细数据。发现纯粹的颗粒轨道模型的结果和实验不符合[物理化学流体力学，文9，10]。

主要完成人： 周力行

发现颗粒脉动大于流体脉动的新现象，提出新的两相湍流和颗粒与壁面碰撞模型（主要发现点1，2，3）

发现旋流扩散燃烧的火焰结构和NO生成规律，提出新的湍流燃烧模型（主要发现点4）。

提出新的湍流两相燃烧数值模拟方法（主要发现点5）。

所占工作量超过70%，对全部主要发现点作出了贡献。10篇代表性论文和专著中，8篇为第一或唯一作者，其余2篇为第2作者，也是责任作者。

主要完成单位： 

10篇代表性论文： L.X. Zhou, Theory and Numerical Modeling of Turbulent Gas-Particle Flows and Combustion, CRC Press, 1993.

周力行，湍流两相流动和燃烧的数值模拟，清华大学出版社，1991

L.X. Zhou, X.Q. Huang, Prediction of confined gas-particle jets by an energy equation model of particle turbulence, Science in China, A33:53-59, 1990.

L.X. Zhou, T. Chen, Simulation of strongly swirling flows using USM and k-e-kp two-phase turbulence models, Powder Technology, 114:1-112001.

X. Zhang, L.X. Zhou, A second-order moment particle-wall collision model accounting for the wall roughness, Powder Technology, 159 :111-120, 2005.

Y, Yu, L.X. Zhou, A USM-Theta two-phase turbulence model for simulating dense gas-particle flow, Acta Mechanica Sinica, 21: 228-234, 2005.

.L.X. Zhou, X.L. Chen et al., Second-order turbulence-chemistry models for simulating NOx formation in gas combustion, Fuel, 79:1289-1301, 2000.

L.X. Zhou, L. Qiao et al, A USM turbulence-chemistry model for simulating NO formation in turbulent combustion, Fuel, 81:1703-1709, 2002.

L.X. Zhou, Y.C. Guo, W,Y, Lin, Two-fluid models for simulating reacting gas-particle flows, coal combustion and NOx formation, Combustion Science and Technology, 150:161-180, 2000.

L.X. Zhou, L. Li et al., Simulation of 3-D gas-particle flows and combustion in a tangentially fired furnace using a two-fluid-trajectory model, Powder Technology, 125:226-233, 2002.