超临界水气化制氢技术以其清洁高效等特点具有极大的研究以及能源领域的应用价值，团队围绕反应器放大理论开展了相关数值模拟研究，探究生物质以及煤炭颗粒在超临界水的反应环境中的流动、传热、受力表现。超临界水气化是一个复杂的多相流动过程，特别是在高温反应器中，颗粒表面上的组分被加热挥发或气化以形成Stefan流，影响了颗粒与超临界水之间的质量，动量和能量转移。

       实验室主任郭烈锦院士团队青年教师金辉教授课题组以此为研究切入点，并以超临界水在临界点处的剧烈物性变化为背景，开展相关研究。利用直接数值模拟方法研究颗粒存在Stefan流的情况下在超临界水的受力、传热、流动机制与模型，揭示了颗粒与超临界水在Stefan流影响下的相互作用机制；以此为基础提出了改进的颗粒曳力以及传热的计算公式。此项工作将提升反应颗粒在超临界水中传热以及受力的预测精度，对颗粒在超临界水中的“三传一反”以及对超临界水中反应颗粒群簇的研究具有指导价值。
  

图1超临界水中 Stefan 流对颗粒的受力、传热影响研究
 

图 2 超临界水绕流绝热/冷却/加热颗粒受Stefan流影响的数值模拟研究

       相关研究成果分别以“Influence of Stefan flow on the drag coefficient and heat transfer of a spherical particle in a supercritical water cross flow”和”Numerical simulation of adiabatic/cooled/heated spherical particles with Stefan flow in supercritical water”为题，在《Physics of Fluids》杂志上线发表。西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室优秀青年基金获得者金辉教授为论文通讯作者，西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室为通讯单位。该研究工作得到了国家自然科学基金委能源有序转化基础科学中心项目及优秀青年基金支持。
 

       论文链接：https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0052500
                 https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0041572

       论文原文：DOI：https://doi.org/10.1063/5.0052500
                 DOI：https://doi.org/10.1063/5.0041572

       金辉教授主页：http://gr.xjtu.edu.cn/en/web/jinhui/home