項目簡介： 本項目屬多相流體力學和燃燒（即物理-化學流體力學）。

主要研究內容：1）顆粒湍流和氣體湍流；2）湍流燃燒和反應；3）兩相燃燒的顆粒彌散和顆粒反應。

研究的科學價值是：

（1）發現顆粒和氣泡的湍流脈動比流體的強，橫向脈動和縱向脈動的比值比流體的更小、大顆粒的彌散比小顆粒的快，顆粒和粗糙壁碰撞增強其法向脈動和削弱其縱向脈動，顆粒和顆粒之間的碰撞削弱了顆粒大尺度脈動等新現象，證實了顆粒/氣泡"追隨" 流體而脈動理論的錯誤。首創了k-epsilon-kp和二階矩兩相湍流模型

（2）發現旋流擴散火焰無皺褶的薄火焰面，旋流的增強使NOx生成先降低后增大等新規律，證實了現有商業軟件中廣泛應用的簡化燃燒模型的不合理性。首創了雷諾平均和大渦模擬的二階矩湍流燃燒模型

（3）發現兩相燃燒中顆粒彌散和顆粒燃燒同等重要，首創了雙流體-軌道和全雙流體兩相燃燒模擬方法。

研究結果被國內外同行公認為，提出和發展了顆粒湍流和湍流反應的理論模型。發表英文專著1本，中文專著5本，國外期刊論文72篇，國內期刊論文134篇，國際會議論文123篇。被SCI收錄61篇、EI收錄123篇，SCI他引161次（其中10篇代表性論著被SCI他引101次），"中國科學引文庫"收錄132篇，他引345次。曾在國際會議上被邀請做大會和主題報告共9次。

曾獲95年國家教委科技進步一等獎（第一獲獎人），95年光華科技一等獎（唯一獲獎人）。95年電力部科技進步一等獎（第二獲獎人）， 92年全國電力科技圖書一等獎（唯一獲獎人）和部委二等獎三項（第一獲獎人兩項），實用新型專利一項（第二發明人）。

基于研究成果自主研制了模擬多相湍流流動和燃燒的多種大型程序軟件，已在水力旋流器、旋風除塵器、水泥窯爐、煤粉燃燒器、沖壓發動機的研制設計中得到應用。所研制的新型旋風除塵器經過鑒定，保持高收集效率的情況下降低阻力30%，獲專利一項。水泥窯爐數值模擬用于實際工程設計，通過鑒定。

主要發現點：

1. 首創了稀疏氣體-顆粒兩相流動的k-epsilon -kp和二階矩兩相湍流理論模型以及液體-氣泡-顆粒的二階矩三相湍流理論模型，為實驗所證實。發現一定情況下，和"追隨理論"的預期相反，射流和逆流區中，顆粒和氣泡的湍流脈動強度比氣體或液體的強，大顆粒的比小顆粒的強，亦即大顆粒的彌散比小顆粒的快，顆粒的橫向脈動和縱向脈動的比值比氣體或液體的更小、亦即橫向擴散比縱向的更小，從而表明了經典的顆粒/氣泡"追隨" 流體而脈動的Hinze-Tchen理論模型，即顆粒/氣泡脈動總是比氣體/液體的小的錯誤[多相流體力學，文1，2，3，4]。

2. 提出了壁面粗糙度對顆粒和壁面碰撞作用的理論模型，為實驗所證實。發現顆粒和粗糙壁碰撞后，壁面粗糙度增強其法向脈動和削弱其縱向和切向脈動，亦即使顆粒脈動能量（或雷諾正應力）在不同方向上重新分配。無論是忽略顆粒和壁面碰撞作用或是忽略壁面粗糙度的作用的理論，都是錯誤的[多相流體力學，文5]。

3. 提出了稠密兩相流動的二階矩兩相湍流理論模型，為實驗所證實。發現顆粒的大尺度湍流脈動和顆粒之間的碰撞形成的小尺度脈動有相互影響，顆粒之間的碰撞削弱了顆粒大尺度湍流脈動，無論忽略顆粒的大尺度湍流脈動。或忽略顆粒之間的碰撞形成的小尺度脈動、或忽略顆粒脈動的各向異性，都是錯誤的[多相流體力學，文6]。

4. 首創了湍流燃燒/反應二階矩理論模型，用于雷諾平均的（RANS）模擬和大渦模擬，為實驗結果所證實。發現只有射流擴散火焰中有皺褶的薄火焰面，旋流擴散火焰中不存在皺褶的薄火焰面，顯示了RANS模擬的火焰面模型的局限性。發現旋流度的增加改變了湍流度，使總氮氧化物生成先降低后增大。現有商業軟件中廣泛應用的渦旋破碎和簡化概率密度燃燒模型和實驗不符合，不能預報出這種結果[物理-化學流體力學，文7，8]。 

5. 提出了兩相燃燒的雙流體-軌道和全雙流體模擬方法，模擬結果和實驗相符。發現兩相燃燒中顆粒彌散和顆粒燃燒同等重要，正確地預報出顆粒彌散和顆粒燃燒規律，首次給出全空間的兩相速度矢量圖,顆粒溫度場和質量場等詳細數據。發現純粹的顆粒軌道模型的結果和實驗不符合[物理化學流體力學，文9，10]。

主要完成人： 周力行

發現顆粒脈動大于流體脈動的新現象，提出新的兩相湍流和顆粒與壁面碰撞模型（主要發現點1，2，3）

發現旋流擴散燃燒的火焰結構和NO生成規律，提出新的湍流燃燒模型（主要發現點4）。

提出新的湍流兩相燃燒數值模擬方法（主要發現點5）。

所占工作量超過70%，對全部主要發現點作出了貢獻。10篇代表性論文和專著中，8篇為第一或唯一作者，其余2篇為第2作者，也是責任作者。

主要完成單位： 

10篇代表性論文： L.X. Zhou, Theory and Numerical Modeling of Turbulent Gas-Particle Flows and Combustion, CRC Press, 1993.

周力行，湍流兩相流動和燃燒的數值模擬，清華大學出版社，1991

L.X. Zhou, X.Q. Huang, Prediction of confined gas-particle jets by an energy equation model of particle turbulence, Science in China, A33:53-59, 1990.

L.X. Zhou, T. Chen, Simulation of strongly swirling flows using USM and k-e-kp two-phase turbulence models, Powder Technology, 114:1-112001.

X. Zhang, L.X. Zhou, A second-order moment particle-wall collision model accounting for the wall roughness, Powder Technology, 159 :111-120, 2005.

Y, Yu, L.X. Zhou, A USM-Theta two-phase turbulence model for simulating dense gas-particle flow, Acta Mechanica Sinica, 21: 228-234, 2005.

.L.X. Zhou, X.L. Chen et al., Second-order turbulence-chemistry models for simulating NOx formation in gas combustion, Fuel, 79:1289-1301, 2000.

L.X. Zhou, L. Qiao et al, A USM turbulence-chemistry model for simulating NO formation in turbulent combustion, Fuel, 81:1703-1709, 2002.

L.X. Zhou, Y.C. Guo, W,Y, Lin, Two-fluid models for simulating reacting gas-particle flows, coal combustion and NOx formation, Combustion Science and Technology, 150:161-180, 2000.

L.X. Zhou, L. Li et al., Simulation of 3-D gas-particle flows and combustion in a tangentially fired furnace using a two-fluid-trajectory model, Powder Technology, 125:226-233, 2002.