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近(jin)日(ri)，由中(zhong)科院工程熱(re)物理所(suo)儲能研發中(zhong)心陳林研究(jiu)員主持編輯的超臨(lin)界流(liu)體能源系(xi)統方面的英文專著《Handbook of Research on Advancements in Supercritical Fluids Applications for Sustainable Energy Systems》(兩卷(juan)本)順利(li)在美(mei)國IGI Global出(chu)(chu)版(ban)社出(chu)(chu)版(ban)。

該書是國(guo)際上第(di)一部關(guan)于超臨界(jie)流體應(ying)用于能源(yuan)化工系統方(fang)面的(de)專著，是由中國(guo)科(ke)學家領銜、各國(guo)權威專家通力合作的(de)成果(guo)。它的(de)出版顯示(shi)了以(yi)中科(ke)院工程熱物理所為代表的(de)中國(guo)科(ke)研機(ji)構(gou)在該領域的(de)重要研究實力和(he)國(guo)際影(ying)響力。

近年來，工程熱物理所在該領域的重點方向上，特別是在大型跨臨界設備、布雷頓循環及電力循環中適用的緊湊式超臨界換熱器設計、超臨界系統裝備制造、超/近臨界環境化工過程中取得了一系列創新成果，成為中科院在超臨界流體戰略技術的重點突破方向之一。

超臨界流體(ti)技術憑借其在能源動(dong)力(li)領域的(de)重大(da)潛力(li)，被稱作是下一代“戰略(lve)技術”。以布(bu)雷頓循環為(wei)代表的(de)超臨界動(dong)力(li)循環及(ji)高溫熱利用等技術近年來在國際(ji)上已成為(wei)前沿熱點，并逐步從基礎數據積累進(jin)入到兆瓦級(ji)商業(ye)系統開(kai)發的(de)階段。

不僅如此，流體在跨越臨界區域時的相變過程和機理研究對許多關鍵領域的突破都十分重要，如超臨界發電、太陽能熱利用、新一代核能系統(tong)、航空航天工程、規模化(hua)儲能、精細化(hua)工及材(cai)料工程等。

具體(ti)而言，絕大多(duo)數(shu)跨(kua)臨(lin)(lin)界熱(re)(re)力(li)和化(hua)工系(xi)統(tong)都需要面(mian)對流體(ti)跨(kua)越臨(lin)(lin)界區域發生相(xiang)態轉變的(de)過程(cheng)。特別是在靠近熱(re)(re)力(li)工質臨(lin)(lin)界點附近區域，由于流體(ti)熱(re)(re)物性的(de)強(qiang)烈非線(xian)性震(zhen)蕩所引起的(de)一系(xi)列復雜熱(re)(re)力(li)過程(cheng)，是影響(xiang)跨(kua)臨(lin)(lin)界和超臨(lin)(lin)界系(xi)統(tong)穩定(ding)性和能量轉化(hua)、存儲(chu)效率的(de)關鍵因素。

該書(shu)共(gong)包含(han)四(si)個板(ban)塊共(gong)22章(zhang)，匯集了(le)國內(nei)外(wai)在超(chao)臨界流體領(ling)域的代表(biao)性團隊近年來的系列(lie)研究成果，系統(tong)介(jie)紹了(le)超(chao)臨界流體熱(re)物(wu)理基礎理論、小尺度對(dui)流傳熱(re)及(ji)器件(jian)設計、超(chao)臨界和跨(kua)臨界熱(re)力循環系統(tong)設計以及(ji)超(chao)臨界流體在代表(biao)性能源動力系統(tong)中應用等。

該書的(de)(de)出版獲得(de)了包括來自法國(guo)巴黎高等(deng)物理(li)化工學(xue)(xue)(xue)院(居里夫婦的(de)(de)母校)的(de)(de)Daniel A. Beysens教(jiao)(jiao)授、日本同(tong)志社大(da)學(xue)(xue)(xue)Hiroshi Yamaguchi教(jiao)(jiao)授、東(dong)京大(da)學(xue)(xue)(xue)Eiji Hihara教(jiao)(jiao)授、俄羅(luo)斯(si)科學(xue)(xue)(xue)院Yuri A. Zeigarnik教(jiao)(jiao)授和(he)Vladimir I. Anikeev教(jiao)(jiao)授、加(jia)拿大(da)安(an)大(da)略理(li)工大(da)學(xue)(xue)(xue)Igor Pioro教(jiao)(jiao)授、德國(guo)卡爾斯(si)魯厄理(li)工學(xue)(xue)(xue)院Thomas Schulenberg教(jiao)(jiao)授等(deng)專業領域國(guo)際學(xue)(xue)(xue)術權威的(de)(de)大(da)力支持。

同(tong)時，該書(shu)也(ye)包含了來自(zi)西安熱(re)工研究(jiu)院、中(zhong)國(guo)核(he)動力(li)研究(jiu)設計院、重慶大學及(ji)中(zhong)國(guo)科學院工程熱(re)物理研究(jiu)所等國(guo)內領先團隊的研究(jiu)成(cheng)果。日本(ben)(ben)京都大學Akira Onuki教(jiao)授應邀為(wei)本(ben)(ben)書(shu)撰寫序言并指出本(ben)(ben)書(shu)“匯集了最優秀的學者”、并且“是超臨界(jie)流體領域非常及(ji)時而且重要的著作，因為(wei)它包含了從流體基礎到能源系統應用等幾(ji)個極其重要的課(ke)題(ti)”。

超臨(lin)界流(liu)體(ti)(ti)領(ling)域的(de)核心難(nan)點在于(yu)(yu)流(liu)體(ti)(ti)跨越臨(lin)界區域時的(de)相(xiang)態變化(hua)及(ji)能質傳遞機制(zhi)，是亟待突破的(de)前沿領(ling)域。陳林研究員近年來(lai)的(de)工(gong)作(zuo)集中于(yu)(yu)這一特殊流(liu)體(ti)(ti)參數(shu)區域的(de)熱(re)力(li)學分析(xi)。這一區域內流(liu)體(ti)(ti)跨臨(lin)界過程中同(tong)時受到熱(re)-聲作(zuo)用的(de)影(ying)響(xiang)，表現為密度、比熱(re)容(rong)及(ji)其他參數(shu)獨特的(de)演化(hua)特性。

本書第3章(zhang)介紹了我所團(tuan)隊在(zai)微小通(tong)(tong)道(dao)內超(chao)(chao)臨(lin)界(jie)(jie)CO2流(liu)體流(liu)動(dong)傳(chuan)熱(re)特性方面的(de)(de)(de)結果。在(zai)微通(tong)(tong)道(dao)等(deng)受限制的(de)(de)(de)幾(ji)何條(tiao)件下，流(liu)體氣相(xiang)、液相(xiang)和(he)超(chao)(chao)臨(lin)界(jie)(jie)相(xiang)之間的(de)(de)(de)相(xiang)態相(xiang)互(hu)轉化(hua)過程對外部參數條(tiao)件、變化(hua)的(de)(de)(de)始-終(zhong)路徑以及流(liu)體特殊的(de)(de)(de)熱(re)物(wu)理性質參數具有較大的(de)(de)(de)依賴。通(tong)(tong)過構(gou)建微小通(tong)(tong)道(dao)內瞬態熱(re)擾動(dong)模型，研究(jiu)團(tuan)隊獲(huo)得了超(chao)(chao)臨(lin)界(jie)(jie)流(liu)體的(de)(de)(de)小尺(chi)(chi)度反(fan)饋規律并進(jin)一步總結了超(chao)(chao)臨(lin)界(jie)(jie)流(liu)體微尺(chi)(chi)度熱(re)-機械作用產生(sheng)擾動(dong)強(qiang)化(hua)和(he)換熱(re)強(qiang)化(hua)的(de)(de)(de)機制。本章(zhang)的(de)(de)(de)研究(jiu)中將其(qi)歸結為(wei)可壓(ya)縮流(liu)體微槽道(dao)Kelvin-Helmholtz流(liu)動(dong)不穩(wen)定性，為(wei)進(jin)一步理解微尺(chi)(chi)度下超(chao)(chao)臨(lin)界(jie)(jie)流(liu)體流(liu)動(dong)傳(chuan)熱(re)穩(wen)定性問題(ti)提供(gong)了新思路。

另(ling)外(wai)，在超/跨臨(lin)界熱(re)(re)力系統研究(jiu)中，往往具有高熱(re)(re)流(liu)密(mi)度、大溫差區間和復雜對(dui)流(liu)情景，使(shi)得臨(lin)界區域流(liu)體(ti)傳熱(re)(re)與(yu)相變過程細(xi)節(jie)掩蓋在臨(lin)界區域震蕩和對(dui)流(liu)傳熱(re)(re)不穩定現象當中。

本(ben)書第5章介紹了陳林研究員和印度理工學院P.K. Basu教授合作針對(dui)局(ju)部浮(fu)力(li)效應與熱加速(su)現象(xiang)對(dui)超臨界區域流(liu)動換熱，特(te)別是湍流(liu)流(liu)動換熱的(de)影(ying)響。

本書第7章介紹了(le)工程(cheng)熱物理所團隊(dui)進一步針對(dui)(dui)該問題在(zai)(zai)(zai)超臨界流體自然循環及(ji)其在(zai)(zai)(zai)能源系(xi)統中(zhong)基礎傳熱和循環流動規律的探(tan)索：在(zai)(zai)(zai)國(guo)際上(shang)首次(ci)揭示了(le)密閉回路中(zhong)近臨界流體自然對(dui)(dui)流流動、傳熱穩定性(xing)的規律及(ji)機制和預(yu)測關聯式，在(zai)(zai)(zai)此基礎上(shang)提出了(le)穩定性(xing)反饋、安全控制及(ji)優(you)化管(guan)理方法。

近(jin)期，陳林研究員(yuan)正(zheng)集中于發(fa)展多相位重構激光測(ce)試等方法用于超臨界(jie)系統的高(gao)精度定量(liang)測(ce)量(liang)方面(mian)(近(jin)期論(lun)文Kanda & Chen, et al. Int. Commu. Heat Mass Transf., 89, 2017, pp. 57-63; Chen et al., Int. J. Heat Mass Transf., 155, 2020, 119684; Tran and Chen, ASME - J. Fluids Eng., 142(11), 2020, 111503)，期望通過對超臨界(jie)流(liu)體(ti)界(jie)面(mian)傳遞的可視化研究，進一步解(jie)決跨臨界(jie)系統機理“看不清(qing)”、“測(ce)試難”的課題。