国家自然科学基金重大研究计划

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1、附件10：“新型低温制冷技术中的基础问题”重大项目指南制冷与低温技术在促进国民经济建设、国防军事现代化以及推动科学技术发展中扮演着极其重要的角色。近年来，交变流动制冷、热驱动制冷以及混合工质制冷等新型低温制冷方法得到了迅速发展，它们普遍具有可靠性高、环保、高效以及可利用余热、太阳能等可再生能源的突出优点或者发展潜力，成为当前国际制冷领域的研究前沿和发展重点。对它们的深入研究必将推动制冷与低温技术的重大革新，并在超导红外、清洁能源、生物医学工程、节能环保等涉及国计民生、高新技术以及国家安全领域获得重要应用。根

2、据国家当前在国家安全、高新技术、节能环保等方面的迫切需求，以及国际低温制冷技术研究领域的发展趋势，国家自然科学基金委设立“新型低温制冷技术的基础研究”的重大项目。本重大项目旨在瞄准国际发展前沿，围绕新型低温制冷技术中的重要科学问题，开展新型低温制冷系统在动态、复杂流动、多场耦合情况下的能量转换与传热传质机理研究，目的在于增强我国在制冷与低温技术研究领域的源头创新能力，使我国在相关领域处于国际前列，并推动新型低温制冷技术在国民经济建设、高新技术和国家安全方面获得应用奠定基础。新型低温制冷技术研究具有显著的多学

3、科交叉特点，是制冷与低温、能源科学领域中具有巨大发展空间的研究方向之一，有很强的前瞻性，属于《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》和《国家自然科学基金“十一五”发展规划》中优先发展的工程热物理与能源利用学科新领域。一、科学目标通过工程与材料科学、数理科学、化学科学等相关基础学科的交叉，利用热力学、传热传质学、声学、流体力学、非线性动力学以及化工、材料学等分支学科的基本原理，研究交变流动制冷、热驱动制冷以及利用环保混合工质等新型低温制冷技术中的动态、交变、多元多相介质的流动特性、传热传质

4、机理、低温系统的能量转换过程以及高精度低温工质热物性基础数据、先进制冷循环构建等关键科学问题，旨在突破制约新型低温制冷系统难于进行准确定量设计的重大基础问题，并在研究方法和关键技术的源头创新上有所突破，为发展新一代高效、环保和具有高可靠性的低温制冷技术奠定理论基础和关键科学基础数据。二、研究内容（一）低温交变流动制冷系统中的能量传输及转换的热动力学理论研究研究声场、阻抗及相位对交变流动制冷性能的影响规律；研究热声驱动源与热声制冷、脉管制冷的高效耦合机制；研究交变流动制冷系统中的非线性效应及过程（热声声流、热

5、声自激振荡过程等），发展系统的非线性热声动力学理论；提出新型高效热声转换流程、循环等。（二）大振幅、高频率可压缩交变流动低温传热机理研究研究可压交变流体湍流转捩机理、判据及交变湍流模型；研究适合于可压交变湍流的数值模拟方法；研究声场与热自然对流的相互作用机制；研究热声换热器、回热器交变流动传热机制及性能表征。（三）低温多元多相复杂体系流动传热及热力耦合机理研究研究低温多元多相混合工质热物性高精度实验数据的获取及准确的理论预测；研究深冷大温跨多元多相混合物流动、传热和传质机理及数理模型；研究多元多相混合物的非

6、均匀热质输运与热力过程的耦合机理；研究低温混合工质制冷系统热力特性优化。（四）热驱动低温制冷系统中的传热传质机理及热转换理论研究研究小温差大浓度变化的制冷工质对优化筛选及热物性；研究多孔材料复杂微通道内有相变情况下的传热传质及流动规律；研究变工况、动态工作条件下的热力性能优化；探索高效热驱动制冷循环的新流程和新工质。三、资助年限4年四、拟资助经费1000万元五、申请与受理申请书的资助类别选择“重大项目”，亚类说明选择“项目申请书”或“课题申请书”，附注说明选择“新型低温制冷技术中的基础问题”。本项目由工程与

7、材料科学部、数理科学部和化学科学部联合提出，由工程与材料科学部受理申请。