出版時間:2011-11 出版社:國家自然科學基金委員會工程與材料科學部 科學出版社有限責任公司 (2011-11出版) 作者:國家自然科學基金委員會工程與材料科學部 頁數(shù):358
內(nèi)容概要
《工程熱物理與能源利用學科發(fā)展戰(zhàn)略研究報告(2011~2020)》是國家自然科學基金委員會工程與材料科學部的學科發(fā)展戰(zhàn)略研究報告之一。這一系列研究報告是國家自然科學基金委員會工程與材料科學部為不斷促進本領域的基礎研究工作,瞄準國際學科發(fā)展前沿,面向未來國家經(jīng)濟建設和社會發(fā)展的重大需求,著力解決我國工程與材料領域中的重要科學和技術基礎問題,增強國家原始創(chuàng)新和技術創(chuàng)新能力,而精心組織出版的系列學科發(fā)展戰(zhàn)略研究報告?! 豆こ虩嵛锢砼c能源利用學科發(fā)展戰(zhàn)略研究報告(2011~2020)》的撰寫站在國家利益和學科總體的高度,綜合考慮國際學術發(fā)展動向和中國實際,論述了工程熱物理與能源利用學科的內(nèi)涵、戰(zhàn)略地位以及各分支領域的界定,詳細分析了各分支領域,包括工程熱力學、內(nèi)流流體力學、傳熱傳質(zhì)學、燃燒學、多相流、可再生能源等的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及科學問題,進一步明確了我國工程熱物理與能源利用研究中的中、近期發(fā)展方向和目標,擬定出了2011~2020年期間的優(yōu)先發(fā)展方向、資助領域和發(fā)展思路?! ”緯鳛閷W科發(fā)展戰(zhàn)略研究報告,內(nèi)容既具有前瞻性和戰(zhàn)略性,又具有針對性和可操作性。《工程熱物理與能源利用學科發(fā)展戰(zhàn)略研究報告(2011~2020)》可為國家自然科學基金委員會工程與材料科學部工程熱物理與能源利用學科遴選2011~2020年期間優(yōu)先領域提供依據(jù),同時也可供從事工程熱物理與能源利用學科研究的科研人員、管理人員閱讀和參考,也可作為高等院校教師、研究生的參考資料。
書籍目錄
序前言第1章 總論 1.1 概述 1.2 戰(zhàn)略地位 1.2.1 社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的迫切需求 1.2.2 能源結(jié)構優(yōu)化、推進節(jié)能減排的必然趨勢 1.2.3 資源和生態(tài)安全的雙重壓力 1.2.4 高新科學技術的推動促進 1.2.5 培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要科技保障 1.2.6 國家創(chuàng)新體系建設和基礎研究發(fā)展的需求 1.3 學科體系 1.3.1 學科分支 1.3.2 內(nèi)涵與作用 1.4 基金資助現(xiàn)狀 1.4.1 面上項目 1.4.2 重大項目和重點項目 1.4.3 國家杰出青年科學基金項目和創(chuàng)新群體科學基金項目 1.5 基金支持原則 1.6 工程熱物理與能源利用學科發(fā)展思路 參考文獻第2章 工程熱力學 2.1 學科內(nèi)涵與應用背景 2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 2.2.1 非平衡態(tài)熱力學及計算統(tǒng)計熱力學 2.2.2 熱物性 2.2.3 熱力循環(huán)與總能系統(tǒng) 2.2.4 制冷與低溫工程學 2.2.5 交叉學科 2.2.6 工程熱力學的發(fā)展與比較分析 2.3 研究內(nèi)容與科學問題 2.3.1 非平衡熱力學及計算統(tǒng)計熱力學 2.3.2 熱物性 2.3.3 熱力循環(huán)及總能系統(tǒng) 2.3.4 制冷與低溫工程學 2.3.5 交叉學科 2.4 近期優(yōu)先領域和重點支持方向 2.4.1 非平衡態(tài)熱力學及計算統(tǒng)計熱力學 2.4.2 熱物性 2.4.3 熱力循環(huán)和總能系統(tǒng) 2.4.4 制冷與低溫工程學 2.4.5 交叉學科發(fā)展方向與目標 參考文獻第3章 熱機氣動熱力學與流體機械 3.1 學科體系、研究范圍和任務 3.2 戰(zhàn)略地位和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 3.2.1 燃氣輪機與蒸汽輪機 3.2.2 航空發(fā)動機 3.2.3 流體機械 3.3 目前和今后10年本領域科學研究牽引動力的分析 3.4 重點基礎研究內(nèi)容建議 3.4.1 葉輪機械中的計算流體力學 3.4.2 葉輪機械中先進的實驗技術 3.4.3 葉輪機械的非定常流動及流固耦合機理 3.4.4 葉輪機械氣動聲學基礎問題 3.4.5 非定常流動體系下的葉輪機械設計理論 3.4.6 葉輪機械中的流動控制技術 3.4.7 非常規(guī)葉輪機械及其流動機理 3.4.8 其他研究方向 3.4.9學科交叉與拓展方向 3.4.1 0近5年來論文發(fā)表情況分析 參考文獻第4章 傳熱傳質(zhì)學 4.1 學科內(nèi)涵、學術意義與應用背景 4.1.1 概述 4.1.2 學科內(nèi)涵 4.1.3 前沿背景與動機的演變 4.1.4 機遇與挑戰(zhàn) 4.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 4.2.1 概述 4.2.2 導熱 4.2.3 對流傳熱與傳質(zhì) 4.2.4 輻射傳熱 4.2.5 傳熱傳質(zhì)測試技術 4.2.6 交叉研究 4.2.7 研究方法和技術手段 4.2.8 差距分析 4.3 研究內(nèi)容與科學問題 4.3.1 研究內(nèi)容 4.3.2 科學問題 4.4 近期優(yōu)先領域和重點支持方向 4.4.1 支持總體考慮 4.4.2 基礎創(chuàng)新探索優(yōu)先方向 4.4.3 經(jīng)典內(nèi)涵基礎研究優(yōu)先方向 4.4.4 重點重大項目支持方向 4.5 建議 參考文獻第5章 燃燒學 5.1 學科內(nèi)涵、學術意義與應用背景 5.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 5.2.1 基礎燃燒理論 5.2.2 燃燒化學反應動力學 5.2.3 氣液燃料燃燒 5.2.4 固體燃料燃燒 5.2.5 火災燃燒 5.2.6 燃燒診斷 5.2.7 論文發(fā)表情況分析 5.3 科學問題及優(yōu)先資助領域 5.3.1 基礎燃燒理論 5.3.2 燃燒化學反應動力學 5.3.3 氣液燃料燃燒 5.3.4 固體燃料燃燒 5.3.5 火災燃燒 5.3.6 燃燒診斷 參考文獻第6章 多相流 6.1 學科內(nèi)涵、學術意義與應用背景 6.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 6.2.1 多相流數(shù)理模型及數(shù)值模擬方法 6.2.2 極端條件下的兩相流 6.2.3 多相流與傳遞參數(shù)測試方法研究發(fā)展趨勢 6.2.4 我國多相流學科的重要研究進展 6.2.5 論文發(fā)表情況分析 6.3 研究內(nèi)容與科學問題 6.3.1 多相流基本現(xiàn)象與規(guī)律 6.3.2 數(shù)值模擬理論與方法 6.3.3 能源高效轉(zhuǎn)化和清潔利用的多相流 6.3.4 多相流的實驗與測量新技術及方法 6.3.5 多相流與其他學科的相互滲透及交叉 6.4 重點支持方向 6.4.1 多相流基本現(xiàn)象與規(guī)律 6.4.2 多相流數(shù)理模型與數(shù)值模擬技術 6.4.3 高新科技中的兩相流 6.4.4 多相流及傳遞問題的測試方法 6.4.5 常規(guī)能源高效節(jié)約的多相流理論基礎 6.4.6 能源可再生轉(zhuǎn)化利用的多相流理論基礎 6.4.7 CO2地質(zhì)封存研究中的多相流問題 6.4.8 多相流與其他科學的相互滲透及交叉 參考文獻第7章 可再生能源 7.1 學科內(nèi)涵、學術意義與應用背景 7.1.1 學科內(nèi)涵 7.1.2 前沿背景與動機的演變 7.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 7.2.1 太陽能 7.2.2 生物質(zhì)能 7.2.3 風能 7.2.4 地熱能 7.2.5 海洋能 7.2.6 論文情況統(tǒng)計與分析 7.3 研究內(nèi)容與科學問題 7.3.1 太陽能 7.3.2 生物質(zhì)能 7.3.3 風能 7.3.4 地熱能 7.3.5 海洋能 7.4 近期優(yōu)先領域和重點支持方向 7.4.1 太陽能 7.4.2 生物質(zhì)能 7.4.3 風能 7.4.4 地熱能 7.4.5 海洋能參考文獻附錄1 工程熱物理與能源利用學科資助重點項目一覽表(2001~2010年)附錄2 工程熱物理與能源利用學科部分重要國際學術會議附錄3 工程熱物理與能源利用學科相關重要國際學術期刊列表附錄4 工程熱物理與能源利用學科有關實驗室簡介附錄4.1 國家重點實驗室附錄4.2 省部級重點實驗室
章節(jié)摘錄
1.1 概述 工程熱物理與能源利用學科是一門研究能量和物質(zhì)在轉(zhuǎn)化、傳遞及其利用過程中基本規(guī)律和技術理論的應用基礎學科,傳統(tǒng)研究主要針對熱和功的能源形式,現(xiàn)今學科范疇已擴展到幾乎涵蓋各種能量形式、能質(zhì)相互轉(zhuǎn)化和有效利用的方方面面。本學科的任務是在自然科學和熱物理基本規(guī)律的基礎上,綜合相關學科(包括數(shù)學、物理、化學、生物、信息、認知、社會科學等)基礎科學的新理論、新方法,認識和揭示能量物質(zhì)轉(zhuǎn)化、傳遞的基本現(xiàn)象和規(guī)律,全面深入地分析能量與物質(zhì)轉(zhuǎn)化、傳遞的物理過程特性,建立物理數(shù)學模型,探究有效利用的基本規(guī)律及其應用的科學途徑,為有關高新技術發(fā)展及工程問題解決提供理論依據(jù)、設計方法和技術手段,借鑒、移植和應用各科學技術領域的先進思想、方法和技術,不斷創(chuàng)新能量物質(zhì)轉(zhuǎn)化、傳遞和高效利用的應用技術[1]。工程熱物理與能源利用學科內(nèi)涵豐富,外延廣闊,是一門體系完整的應用基礎學科,包括工程熱力學、內(nèi)流流體力學、傳熱傳質(zhì)學、燃燒學、多相流、可再生能源利用,以及和工程熱物理與能源利用領域相關問題的基礎性與創(chuàng)新性研究。隨著對學科認識的不斷提高,學科的內(nèi)涵不斷豐富,研究內(nèi)容也在進一步擴大。先進的科學理念和基礎科學的最新進展極大地帶動了科學和技術的進步,近年來更是拓展衍生出眾多前沿熱點領域與方向,諸如可再生能源利用、溫室氣體排放控制、微納米熱物理、微細能源系統(tǒng)和原理、生物與生命熱物理、生態(tài)與環(huán)境安全熱物理等,涉及自然世界能質(zhì)相互作用與轉(zhuǎn)化的基本內(nèi)涵和基本規(guī)律等的科學探索。21世紀,人類正面對著能源和資源短缺、環(huán)境污染、氣候變化等全球性問題,工程熱物理與能源利用學科將在能源和環(huán)境科技方面尋求突破[2,3]。目前,工程熱物理與能源利用學科的發(fā)展趨勢可以概括為:①對能源傳遞、轉(zhuǎn)化、利用中基礎問題和規(guī)律的探索不斷深化,學科研究在不斷拓寬或突破原有界限與假定,如宏觀向介觀、微觀的過渡,常規(guī)參數(shù)向超?;驑O端參數(shù)的發(fā)展,以及隨機、非定常、多維、多相、多過程與多因素耦合等復雜情況下的熱物理問題的研究;②隨著能源、環(huán)境問題的日益突出,可再生能源、溫室氣體控制以及能源環(huán)工程熱物理與能源利用學科發(fā)展戰(zhàn)略研究報告(20112020)境問題也成為工程熱物理學科發(fā)展的重要方向之一;③不斷產(chǎn)生的新理論、新方法和新手段,以及研究的定量化和精確化,大大促進了本學科的發(fā)展;④本學科各分支學科之間以及本學科與其他學科之間多方位、大跨度的交叉與融合,已成為當前工程熱物理與能源利用學科發(fā)展的一個基本趨勢與特征,學科界限越來越淡化和模糊。 1.2 戰(zhàn)略地位 能源是國民經(jīng)濟發(fā)展的動力和命脈,能源開發(fā)與合理有效利用是整個社會發(fā)展的源泉和基礎,標志著人類的文明和進步,決定了一個國家的科學技術水準、競爭實力和綜合國力,今天更成為國家存亡和社會安全的重大問題,引起世界各國政府高度重視并作為最優(yōu)先的國家戰(zhàn)略考慮。能量的轉(zhuǎn)換、傳遞,能源與物質(zhì)的相互作用和轉(zhuǎn)化,是自然界最普遍的物理現(xiàn)象和物質(zhì)運動形式之一,幾乎和所有的生產(chǎn)工藝過程、技術領域以及人類社會生活密切相關,這些現(xiàn)象和過程中的基本規(guī)律及其技術理論是能源合理有效利用的科學基礎和理論依據(jù),因此,工程熱物理與能源利用學科的原理和技術也相應地具有普遍性和廣泛性,在人類文明和社會進步中占據(jù)極為重要的地位?! 」こ虩嵛锢砼c能源利用學科的建立源于蒸汽動力裝置發(fā)明和廣泛應用所引起的工業(yè)革命的極大推動,從創(chuàng)立最基本的熱力學、熱機學開始,逐步發(fā)展、完善成為獨立的技術基礎學科。它為各種能源動力技術的發(fā)展提供了理論支撐和源泉,是能源科技的進步的重要依托。回顧歷史,幾乎可以說每一次能源動力或能源利用方面的突破都帶來了生產(chǎn)力的飛躍、社會的發(fā)展和觀念的變革。蒸汽機的發(fā)明和熱力學理論的建立,促使找到從化石能源轉(zhuǎn)化為功的辦法,帶動了世界第一次產(chǎn)業(yè)革命;僅僅石油的發(fā)現(xiàn)并沒有迎來石油時代,而利用石油的內(nèi)燃機的發(fā)明和推廣應用才使人類進入一個新的文明時代;內(nèi)燃機和蒸汽輪機的出現(xiàn)與發(fā)展為現(xiàn)代社會的機械化、電氣化創(chuàng)造了條件;燃氣輪機發(fā)動機和火箭發(fā)動機的發(fā)展,則為高速航空與宇宙時代奠定了基礎;核能的開發(fā)利用拓展了人類利用能源的廣闊視野。以高效和生態(tài)良性循環(huán)的更新的能源轉(zhuǎn)化和利用理念,被人們廣泛認同,已逐步并將繼續(xù)改變?nèi)祟惸茉吹乃季S。顯然,工程熱物理與能源利用學科的基礎原理和技術應用會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟和社會效益?! ∽?0世紀80年代以來,化石能源的過度使用造成了嚴重的環(huán)境污染;同時化石能源資源終將枯竭,嚴重地威脅著人類的生存和發(fā)展。面對生態(tài)環(huán)境和21世紀社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的巨大挑戰(zhàn),要求人類必須在提高化石能源利用效率的同時,大力發(fā)展和使用可再生能源?! ?時代的潮流,能源科學技術的進步會帶來許多偉大的變革,產(chǎn)生深遠影響,最終使人類社會邁向生態(tài)安全與良性循環(huán)的能源之路?! ?.2.1 社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的迫切需求 能源的耗費數(shù)量和使用情況,標志著人類社會經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模、人民生活水準和科學技術發(fā)達程度。自20世紀以來,世界能源消費有很大增長,本世紀更是驚人,預計需求必然持續(xù)上升。顯而易見,現(xiàn)今能源與人類的關系已是密不可分,或者說沒有能源就沒有現(xiàn)代人類社會的生存與發(fā)展。 2010年我國GDP達到5.879萬億美元,超過日本的5.474萬億美元,并取代后者成為全球第二大經(jīng)濟體,這是我國30多年經(jīng)濟高速發(fā)展成就的一個寫照,也是我國國力增強的“里程碑”。但我國內(nèi)地的經(jīng)濟發(fā)展總體水平還很低,據(jù)國際貨幣基金組織統(tǒng)計,2010年我國人均GDP為4283美元,排名全球第95位,只有日本的1/10。我國仍有4300萬貧困人口,相當于澳大利亞總?cè)丝诘?倍[4]。我國國情要求繼續(xù)推進社會和經(jīng)濟的全面進步,能源是當今國家經(jīng)濟快速發(fā)展最重要的戰(zhàn)略保障之一。在我國經(jīng)濟快速穩(wěn)定發(fā)展的同時,能耗總量也在大幅度增長。2010年,我國能源消費總量已達32.5億t標準煤,人均一次能源消費水平約為2.38t標準煤,是世界上能源消耗的第二大國;進口原油2.39億t,石油對外依存度超過55%,成為僅次于美國的第二大石油進口國和消費國;中國電力裝機容量突破9億kW,將在未來兩年內(nèi)超過美國并達到世界首位。人均電力裝機0.69kW,與美國、日本、歐洲等發(fā)達國家和地區(qū)的人均2kW及以上水平仍有很大差距;人均天然氣消費量為88m3,是2005年的2.4倍。煤炭在一次能源消費中占到68.7%,單位能源的二氧化碳排放強度高于世界平均水平,控制二氧化碳排放面臨極大困難。 貫徹實施和不斷完善國家的節(jié)能減排政策,極大地推動了我國的節(jié)能工作。2009年與2005年相比,萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗由1.276t標準煤下降到1.077t標準煤,累計下降15.61%;單位工業(yè)增加值能耗由2.59t標準煤下降到2.043t標準煤,累計下降21.1%。我國“十一五”期間克服諸多困難,盡最大努力實現(xiàn)了國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃提出的單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低20%左右的約束性目標,減緩溫室氣體排放增長[8]?! 〗陙?,我國經(jīng)濟發(fā)展保持了10%左右的增長,但是與此同時人均能源消耗量也保持了6%7%的高速增長??梢灶A見,我國以煤為主的能源結(jié)構短時間內(nèi)無法改變,經(jīng)濟還將持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展,加之我國的城市化建設進入了快速發(fā)展階段,社會總能耗和人均能耗將持續(xù)走高,這些必將使我國面臨更為嚴峻的能源、環(huán)境和溫室氣體控制壓力。學科為能源開發(fā)和利用提供新的科學理論基礎和技術先導,并以前所未有的科學技術觀念為其服務,也為學科的嶄新發(fā)展注入新的動力,開拓出不斷創(chuàng)新的研究課題和領域。 1.2.2 能源結(jié)構優(yōu)化、推進節(jié)能減排的必然趨勢 新中國成立后的經(jīng)濟建設初期,國家獨立自主、自力更生地構架了我國獨立的社會主義工業(yè)體系,發(fā)展生產(chǎn),滿足自給自足的基本要求,隨后圍繞國家工業(yè)化進行建設和發(fā)展;改革開放三十余年,全國上下貫徹“發(fā)展才是硬道理、建設小康水平社會主義國家”的精神,持續(xù)快速地發(fā)展經(jīng)濟,然而產(chǎn)業(yè)架構還是以技術水平低、資源消耗高、生產(chǎn)粗放型為主要特點;最近十幾年雖然加快推動科學技術進步,大力調(diào)整了產(chǎn)業(yè)結(jié)構,力求降低能源消耗,著手治理浪費,厲行節(jié)約,能源利用率有所提高,但即便是在如此形勢下,我國能源消耗強度仍然偏高。2010年我國單位GDP的能耗(能源強度)是美國的3倍、日本的5倍。目前,我國的總體能源利用效率為33%左右,比發(fā)達國家低約10個百分點。因此,對我國而言,立足于環(huán)境友善、資源節(jié)約、和諧發(fā)展的新興工業(yè)化道路,提高科學技術水平、增大高科技含量、采用先進生產(chǎn)工藝和技術裝備已經(jīng)迫在眉睫,勢必要求和推動工程熱物理與能源利用學科把握這新的發(fā)展機遇,既要增強學科基礎、拓展內(nèi)涵、擴大服務領域,又要注重發(fā)展先進實用和前瞻性高的新技術?!秶抑虚L期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006―2020年)》指出,要經(jīng)過15年的努力在能源開發(fā)、節(jié)能技術和清潔能源技術上取得突破,促進能源結(jié)構優(yōu)化,主要工業(yè)產(chǎn)品單位能耗指標達到或接近世界先進水平[9]?! ∧茉磩恿π袠I(yè)繼向高參數(shù),甚至超高參數(shù)方向發(fā)展后,正持續(xù)朝集成、高效、潔凈和智能化趨勢邁進,包括循環(huán)流化床燃燒發(fā)電(CFBC)、增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(PFBC?CC)、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)、燃煤聯(lián)合循環(huán)(CFCC)、濕空氣透平循環(huán)、新型核能聯(lián)合循環(huán)、化學鏈燃燒反應動力系統(tǒng)(CLSAS)等,都是以人們難以預料的速度涌現(xiàn)并逐步實用化。與此同時,為滿足社會經(jīng)濟更為廣闊的能源需求,燃煤燃料電池電站技術,先進核反應堆,基于新型能質(zhì)轉(zhuǎn)換和能量釋放機理的多功能能源集成系統(tǒng),諸如太陽能、地熱能、風能、生物質(zhì)能等可再生能源的利用,均以嶄新的面貌展示在人們眼前。動力推進與民用交通運輸高效、安全的迫切需要,海陸空低耗高效、精準快速、高推重比的現(xiàn)代軍事目標,探求世界起源和宇宙奧秘的航天渴望等,都對高效潔凈燃燒、能源轉(zhuǎn)換、熱流體力學、新興推進技術、新興和微型能源系統(tǒng)、先進強化冷卻技術與有效熱防護、系統(tǒng)熱管理等提出前所未有的新挑戰(zhàn)?! 〉?章 總論 5織、食品、醫(yī)藥、冶金、建材、化工與石油化工等高耗能的傳統(tǒng)工業(yè),這些都亟待依靠技術革新來解決節(jié)能降耗的問題。因此,我國實現(xiàn)能源的合理、高效、潔凈轉(zhuǎn)化和利用的壓力極大,面臨的問題和解決問題的技術途徑也異常復雜。這些問題不僅量大面廣、要求的技術難度大,還要求成本低廉、實用有效。我國建筑耗能問題也十分突出,不僅單位建筑能耗比同等氣候條件國家高出23倍,而且建筑直接能耗已占社會總能耗的30%,隨著生活水準的提高和人們對居住條件、室內(nèi)環(huán)境舒適、健康、品味等方面的追求,這一比例會增至35%左右,將成為能耗第一大戶。建筑節(jié)能與保溫絕熱材料、通風供冷采暖、空調(diào)制冷與低溫工程等,都期待著新的思維觀念、新的基礎理論和新的技術方法。目前,除以上所述的行業(yè)和技術領域外,在社會生產(chǎn)力全面提升的今天,對能源轉(zhuǎn)換和利用技術推進和更新的渴求幾乎無所不在,這些都是本學科傳統(tǒng)和不斷創(chuàng)新的研究領域 1.2.3 資源和生態(tài)安全的雙重壓力 中國能源生產(chǎn)、資源消耗總量在世界上均可名列前茅,能源消耗結(jié)構以煤為主,占到64%左右。人均能源消耗量只有發(fā)達國家的10%15%,而且如前所述單位產(chǎn)值的能耗遠高于世界平均水平,要改變我國目前人均GDP很低的現(xiàn)狀,在過去持續(xù)30多年的高增長后,仍必須繼續(xù)保持每年都有較高增幅。顯然,無論如何強調(diào)和做到高效節(jié)約,高速度地增加開發(fā)能源生產(chǎn)仍是必然的,這樣才能提供足夠的能源以持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟。應對人口眾多、高消耗低效率的快速經(jīng)濟增長,能源資源突顯其蒼白無力,如此負荷的能源開發(fā)也不可避免地消耗和占用其他資源,加上結(jié)構性的先天缺陷,能源和資源的匱乏已然演化成一個國家的資源安全問題,構成對國家社會、經(jīng)濟和政治安定的巨大威脅。國家資源安全問題是世界各國作為戰(zhàn)略考慮的重大問題之一[10]?! ∨c我國能源結(jié)構特點、需求、轉(zhuǎn)化利用落后現(xiàn)狀相對應的是環(huán)境污染問題,猶如雪上加霜,嚴重制約社會、經(jīng)濟發(fā)展,危及我們的健康和生存環(huán)境,甚至威脅生態(tài)資源的長期安全。以燃煤為主的能源動力系統(tǒng)、大量的工業(yè)爐和窯爐,在實施能源轉(zhuǎn)化和利用中成為產(chǎn)生大氣酸雨、NOx、CO2、飄塵等污染的源頭;發(fā)動機等則是城市環(huán)境的主要殺手之一,排放污染氣體和顆粒,產(chǎn)生大量噪聲;大量的工業(yè)余熱被浪費,變成熱污染源;改善生活水準、提供生活方便的低溫制冷與空調(diào)等所用氯氟烴能量轉(zhuǎn)換介質(zhì),是破壞臭氧層的罪魁禍首等,這些嚴峻考驗和問題的解決都與工程熱物理和能源利用各個分支學科領域密切相關?! ‖F(xiàn)今能源開發(fā)、儲運、轉(zhuǎn)換利用和各類末端使用可能引發(fā)潛在安全問題,研究防災、滅災、減災,必須了解和掌握能量釋放、形態(tài)轉(zhuǎn)換、過程演化、傳播傳工程熱物理與能源利用學科發(fā)展戰(zhàn)略研究報告(20112020)遞等規(guī)律和條件,要從熱力學、傳熱傳質(zhì)、燃燒、多相流體流動等方面進行理解和描述,這些都是本學科責無旁貸的研究任務和大有可為的廣闊天地。應該注意到,資源和環(huán)境安全的雙重壓力更增添了學科發(fā)展的嶄新內(nèi)涵?! ?.2.4 高新科學技術的推動促進 無論從學科的起源、興起和發(fā)展,還是從學科的創(chuàng)立與建設的歷程來看,工程熱物理與能源利用學科都與科學技術最前端和社會生產(chǎn)最活躍的領域密切相關,尤其是過去的數(shù)十年基本保持和現(xiàn)代高新科學技術同步共進,相互融合交叉、相互促進協(xié)調(diào),攜手持續(xù)地創(chuàng)造著一個又一個科學技術奇跡??v覽當今世界社會經(jīng)濟和科學技術發(fā)展的三大主導科技——生物、信息和納米科技,無一不與本學科有著千絲萬縷的內(nèi)在依托。這些高新科學技術不斷為工程熱物理與能源利用學科研究提供新的認知思想、科學理念、技術手段和發(fā)展需求,同時工程熱物理與能源利用學科也在這些高科技進步的前端輔以新的技術理論和途徑、在實際應用中給予有力的技術支撐?! 〗陙?,先進的科學理念和基礎科學的最新進展極大地帶動了科學和技術的進步,人們開始從以熱機為源頭的工程熱物理與能源利用學科范疇突破,引進了新的能質(zhì)轉(zhuǎn)換思維,發(fā)展了新的基礎理論,如基于新型能質(zhì)轉(zhuǎn)換和能量釋放機理的能源循環(huán)與系統(tǒng)理論;更是拓展衍生出眾多前沿熱點領域與方向,如微納米熱物理、生物與生命熱物理、生態(tài)與環(huán)境安全熱物理、微細能源系統(tǒng)和原理等。這些為適應未來趨向而展開的深層次原理創(chuàng)新,也越來越多地涉及自然世界能質(zhì)相互作用與轉(zhuǎn)化的基本內(nèi)涵和基本規(guī)律?! ?.2.5 培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要科技保障 在淘汰落后生產(chǎn)力的同時,我國把大力培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)作為優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構的突破口,不斷加大對戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的支持力度。2010年10月,國務院發(fā)布了《關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》,提出現(xiàn)階段重點培育和發(fā)展節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術、生物、高端裝備制造、新能源、新材料、新能源汽車等新興產(chǎn)業(yè),并明確了今后一個時期的發(fā)展目標和政策導向[11]。2009年以來,我國還啟動了新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)投資計劃,設立了18支創(chuàng)業(yè)投資基金,支持節(jié)能環(huán)保、新能源領域的創(chuàng)新型企業(yè)成長,選擇部分城市建立低碳新能源產(chǎn)業(yè)園區(qū),推廣使用節(jié)能和新能源產(chǎn)品??梢姡?jié)能環(huán)保與新能源產(chǎn)業(yè)作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),在國家能源與環(huán)境戰(zhàn)略中的地位越來越重要?! ?/pre>編輯推薦
國家自然科學基金委員會工程與材料科學部編寫的《工程熱物理與能源利用學科發(fā)展戰(zhàn)略研究報告(2011-2020)》作為學科發(fā)展戰(zhàn)略研究報告,內(nèi)容既具有前瞻性和戰(zhàn)略性,又具有針對性和可操作性,全書分為工程熱力學;熱機氣動熱力學與流體機械等內(nèi)容。圖書封面
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工程熱物理與能源利用學科發(fā)展戰(zhàn)略研究報告 PDF格式下載