分子反应与材料界面机制
利用分子动力学和反应动力学分析，研究燃料热解、氧化及重要中间产物的形成，揭示分子结构与反应环境对转化路径的影响。同时关注气体与材料表面的相互作用，分析界面氧化、结构演化及微观传递过程，为燃料反应性评价、材料选择和催化过程研究提供依据。
CLS · RESEARCH AREAS
多尺度模拟与计算设计
Multiscale Modeling and Computational Design
从原子与分子到流场与装置，揭示能源过程的关键机制，为燃料、材料和能源装备设计提供计算依据。
研究概述
多尺度模拟综合不同空间和时间尺度上的计算方法，研究微观机制与宏观性能之间的关系。燃料的分子反应和材料界面行为会影响能量转换，而装置内的流动与传热又会改变局部反应条件。我们通过分子模拟和流场计算，分析这些过程对系统性能的作用，并结合实验检验模型的可靠性。研究旨在揭示难以直接观测的内部过程，为材料选择、反应器设计和能源装备优化提供依据。
研究重点
CFD 与复杂反应流模拟
研究流动、混合、化学反应和组分输运的相互作用，分析火焰形态、稳定性以及温度和产物分布。面向燃烧器、工业炉和反应器，考察入口条件、旋流结构、壁面作用及装置几何对反应过程的影响，并进一步探索湍流混合与化学反应的耦合，为燃烧组织与装置设计提供支持。
传热传质与多物理场计算
研究导热、对流、热辐射及相变等过程，分析反应放热或吸热与流体输运之间的相互影响。面向储热单元、电池热管理和催化反应器，关注局部过热、温度不均匀、热损失与动态响应，揭示材料性质、结构布局和运行条件对整体性能的作用。
计算设计与性能优化
围绕明确的设计目标，比较材料选择、通道布局、结构尺寸和运行参数对性能的影响。通过参数分析、灵敏度分析和优化方法，识别主导因素，权衡转化效率、能量消耗、温度均匀性与运行稳定性，减少试验性设计中的盲目性，并探索数据辅助的快速预测与方案筛选。
研究展望
未来将面向工业窑炉等复杂装置，研究燃烧反应动力学与流动、传热的耦合，重点分析炉内气氛和热量分布与工件升温、烧结或熔融过程的相互作用，为设备和工艺优化提供依据。在此基础上，探索融合运行数据与机理模型的数字孪生方法，提高状态预测能力，并逐步发展兼顾能耗、排放和产品质量的优化控制。
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