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三秦科技群英传
追逐节能梦想的实践者
——记西安交通大学能动学院系主任王金华
  一份耕耘自有一份收获。
  节能环保是改善环境的重中之重,西安交通大学能动学院系主任王金华,一个一直坚守在节能战线的科技工作者。
  JSPS日本学术振兴会特别研究员资助为国际知名的竞争性博士后项目,只资助具有良好研究基础和潜力的优秀青年研究人员,2010年,由于博士期间研究工作的良好积累,王金华赴日本东北大学流体科学研究所开展了2年合作研究工作,合作教授为HideakiKobayashi教授,Kobayashi教授是日本东北大学流体科学研究所教授、国际燃烧学会常务理事会理事。利用Kobayashi实验室国际一流的高压湍流燃烧实验装置和燃烧激光诊断技术,王金华开展了合成气高压预混湍流燃烧基础研究,研究工作瞄准先进发动机湍流燃烧核心基础科学问题,具有前沿性和创新性。
  回国后,在西交大工作期间,王金华一心把科研工作放在第一位,基于富氢燃料清洁高效燃烧技术,系统研究了富氢燃料直喷燃烧特性、化学反应机理和预混湍流火焰特性。阐明了掺氢对天然气直喷燃烧影响规律,并应用于天燃气掺氢新能源汽车示范项目。揭示了富氢对二元燃料火焰不稳定性和化学反应路径非线性影响机理。发现了湍流火焰结构非对称性分布现象,揭示了湍流与化学反应尺度间耦合作用规律。研究成果得到美国、德国、日本、韩国等国家燃烧研究学者引用和积极评价,指出“提出了天然气掺氢实现发动机稳定稀燃的可行方案”,“提出了最佳掺氢比”,部分研究成果得到实际应用,推动了燃烧学科研究的发展。
  燃烧是能源利用的主要方式,清洁高效燃烧技术是节能减排的关键。氢气具有特殊的输运和化学反应特性,碳氢燃料掺氢可以扩展稀燃极限,提高稀燃稳定性,提高燃烧效率,降低排放,富氢是实现稳定稀燃的可行技术。目前内燃机、燃气轮机燃烧室的设计准则主要是基于传统碳氢燃料的实验和经验数据,对于富氢燃料,尤其是多元燃料,还缺乏系统性基础研究。王金华开展了天然气掺氢直喷燃烧特性研究,阐明了掺氢对天然气直喷燃烧影响规律,为富氢燃料直喷发动机燃烧系统设计提供了理论指导和依据,并成功应用于天然气掺氢新能源汽车示范项目。
  王金华还定量开展了富氢燃料高压预混湍流火焰动力学研究,发现了湍流火焰凹凸结构非对称性分布现象。揭示了富氢对湍流火焰尺度、湍流涡尺度和化学反应尺度耦合作用规律和机理,发展了湍流火焰结构图形处理和统计表征方法,完善了3D火焰面密度估计方法。
  王金华的研究成果以第一或通讯作者在能源和燃烧领域国际权威期刊发表SCI论文26篇,获得2015年国家自然科学二等奖(排名2/5)、全国百篇优秀博士论文提名奖,主持完成国家自然科学基金青年基金项目等项目。

(王慧子)


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