第一章高溫高壓環(huán)境下的流體力學(xué)研究背景第二章高溫流體的熱力學(xué)特性與相變行為第三章高壓流體的流動(dòng)規(guī)律與湍流特性第四章高溫高壓下的多相流模型與實(shí)驗(yàn)第五章高溫高壓流體力學(xué)數(shù)值模擬方法第六章高溫高壓流體力學(xué)工業(yè)應(yīng)用與未來展望01第一章高溫高壓環(huán)境下的流體力學(xué)研究背景高溫高壓環(huán)境的普遍性與挑戰(zhàn)全球氣候變化導(dǎo)致極端高溫天氣頻發(fā)工業(yè)領(lǐng)域的高溫高壓環(huán)境高溫高壓流體力學(xué)行為的變化全球平均氣溫升高與極端事件增加深部油氣開采與核聚變實(shí)驗(yàn)的挑戰(zhàn)與傳統(tǒng)條件顯著不同，涉及相變、湍流增強(qiáng)、材料失效等問題研究現(xiàn)狀與關(guān)鍵問題數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)測(cè)量理論模型的不足工業(yè)應(yīng)用中的難題現(xiàn)有方法的局限性多物理場(chǎng)耦合與量子效應(yīng)的忽略設(shè)備腐蝕、流動(dòng)穩(wěn)定性與相變預(yù)測(cè)研究方法與技術(shù)路線實(shí)驗(yàn)方法：原位觀測(cè)技術(shù)數(shù)值模擬：多尺度耦合模型理論方法：非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)力學(xué)同步輻射X射線斷層掃描與LIBS技術(shù)SPH、FEM與FVM方法的改進(jìn)量子效應(yīng)與熱-力-化學(xué)耦合本章總結(jié)與展望研究背景的明確性未來研究的方向系統(tǒng)研究的意義科學(xué)問題與技術(shù)挑戰(zhàn)的清晰界定量子效應(yīng)、非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)力學(xué)與人工智能的應(yīng)用解決能源開采、材料加工等重大工程問題02第二章高溫流體的熱力學(xué)特性與相變行為高溫流體的熱物性的實(shí)驗(yàn)測(cè)量與模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)量：高溫高壓反應(yīng)釜與粘度測(cè)量裝置數(shù)值模擬：SPH與FEM方法理論分析：非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)力學(xué)NISTFlask9110與德國(guó)Hotox裝置的應(yīng)用美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工的研究倫敦帝國(guó)學(xué)院的Zhang-Pereira模型高溫流體相變行為的關(guān)鍵問題相變行為的研究意義相變過程中的挑戰(zhàn)相變模型的發(fā)展核聚變裝置冷卻劑的行為分析界面穩(wěn)定性、傳熱不穩(wěn)定性與多相流不穩(wěn)定性SPH-PHASE模型與量子蒙特卡洛方法的應(yīng)用相變模擬的數(shù)值方法與驗(yàn)證數(shù)值模擬方法：多尺度耦合模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：原位觀測(cè)技術(shù)理論方法：非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)力學(xué)MC-FEM模型與量子效應(yīng)的考慮美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的XOR裝置倫敦帝國(guó)學(xué)院的Zhang-Pereira模型的應(yīng)用本章總結(jié)與展望研究背景的明確性未來研究的方向系統(tǒng)研究的意義科學(xué)問題與技術(shù)挑戰(zhàn)的清晰界定量子效應(yīng)、非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)力學(xué)與人工智能的應(yīng)用解決能源開采、材料加工等重大工程問題03第三章高壓流體的流動(dòng)規(guī)律與湍流特性高壓流體的流動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)測(cè)量與模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)量：高溫高壓反應(yīng)釜與粘度測(cè)量裝置數(shù)值模擬：SPH與FEM方法理論分析：非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)力學(xué)NISTFlask9110與德國(guó)Hotox裝置的應(yīng)用美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工的研究倫敦帝國(guó)學(xué)院的Zhang-Pereira模型高壓流體湍流行為的關(guān)鍵問題湍流行為的研究意義湍流過程中的挑戰(zhàn)湍流模型的發(fā)展深部油氣開采中的流動(dòng)分析湍流邊界層穩(wěn)定性、湍流-傳熱耦合與湍流-化學(xué)反應(yīng)耦合SPH-TURB模型與量子蒙特卡洛方法的應(yīng)用湍流模擬的數(shù)值方法與驗(yàn)證數(shù)值模擬方法：多尺度耦合模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：原位觀測(cè)技術(shù)理論方法：非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)力學(xué)MC-TURB模型與量子效應(yīng)的考慮美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的XOR裝置倫敦帝國(guó)學(xué)院的Zhang-TURB模型的應(yīng)用本章總結(jié)與展望研究背景的明確性未來研究的方向系統(tǒng)研究的意義科學(xué)問題與技術(shù)挑戰(zhàn)的清晰界定量子效應(yīng)、非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)力學(xué)與人工智能的應(yīng)用解決能源開采、材料加工等重大工程問題04第四章高溫高壓下的多相流模型與實(shí)驗(yàn)多相流模型的理論基礎(chǔ)Euler-Euler方法Euler-Lagrangian方法相場(chǎng)模型美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的SPH-PHASE模型美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)開發(fā)的MC-FEM模型倫敦帝國(guó)學(xué)院開發(fā)的Zhang-Pereira模型多相流的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法實(shí)驗(yàn)測(cè)量：高溫高壓反應(yīng)釜與粘度測(cè)量裝置原位觀測(cè)技術(shù)：同步輻射X射線斷層掃描多相流實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)挑戰(zhàn)與改進(jìn)方向NISTFlask9110與德國(guó)Hotox裝置的應(yīng)用美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的XOR裝置測(cè)量精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)與數(shù)據(jù)量問題多相流模型的數(shù)值模擬方法數(shù)值模擬方法：多尺度耦合模型多相流模擬的難點(diǎn)改進(jìn)方向：混合方法、界面捕捉技術(shù)與非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)力學(xué)MC-FEM模型與量子效應(yīng)的考慮界面捕捉、湍流模擬與化學(xué)反應(yīng)耦合MC-Hybrid模型、SPH-PHASE模型與Zhang-Pereira模型本章總結(jié)與展望研究背景的明確性未來研究的方向系統(tǒng)研究的意義科學(xué)問題與技術(shù)挑戰(zhàn)的清晰界定量子效應(yīng)、非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)力學(xué)與人工智能的應(yīng)用解決能源開采、材料加工等重大工程問題05第五章高溫高壓流體力學(xué)數(shù)值模擬方法高溫高壓流體力學(xué)數(shù)值模擬的挑戰(zhàn)多尺度問題強(qiáng)非線性問題高維問題從納米級(jí)的界面現(xiàn)象到米級(jí)的宏觀流動(dòng)需統(tǒng)一描述相變、湍流與化學(xué)反應(yīng)耦合導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)初始條件敏感計(jì)算量巨大，需要高性能計(jì)算資源常用數(shù)值模擬方法及其特點(diǎn)有限元方法：MC-FEM模型光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)方法：SPH模型有限體積方法：FVM模型美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)開發(fā)的模型美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的SPH-PHASE模型美國(guó)能源部開發(fā)的MP-HPC模型數(shù)值模擬的驗(yàn)證與誤差分析數(shù)值模擬的驗(yàn)證方法誤差分析改進(jìn)方向與實(shí)驗(yàn)對(duì)比、參數(shù)敏感性分析與不確定性量化數(shù)值誤差、模型誤差與實(shí)驗(yàn)誤差高精度算法、模型改進(jìn)與實(shí)驗(yàn)精度提高本章總結(jié)與展望研究背景的明確性未來研究的方向系統(tǒng)研究的意義科學(xué)問題與技術(shù)挑戰(zhàn)的清晰界定量子效應(yīng)、非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)力學(xué)與人工智能的應(yīng)用解決能源開采、材料加工等重大工程問題06第六章高溫高壓流體力學(xué)工業(yè)應(yīng)用與未來展望高溫高壓流體力學(xué)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用深部油氣開采核聚變實(shí)驗(yàn)地?zé)崮荛_發(fā)超臨界CO?強(qiáng)化采油技術(shù)高溫高壓流體力學(xué)研究有助于提高等離子體約束性能美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）的研究發(fā)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用面臨的三大戰(zhàn)略挑戰(zhàn)設(shè)備腐蝕問題流動(dòng)穩(wěn)定性問題相變預(yù)測(cè)問題高溫高壓環(huán)境下的材料失效流動(dòng)不穩(wěn)定導(dǎo)致采收率下降相變邊界預(yù)測(cè)誤差大未來發(fā)展方向開發(fā)耐高溫高壓材料改進(jìn)流動(dòng)控制技術(shù)提高相變預(yù)測(cè)精度美國(guó)