过程工程所举办第47期过程工程学术论坛

　　9月6日，过程工程所举办第47期过程工程学术论坛。北京应用物理与计算数学研究所研究员许爱国应邀作了题为“复杂流动‘介尺度’动理学研究思考”的学术报告。此次论坛由中国科学院院士、过程工程所介科学研究部学术主任李静海主持，研究所40余名师生参加了此次论坛。

　　许爱国在报告开篇深入浅出地介绍介科学是确定两端尺度、处理中间尺度的科学，同时统计物理学是联系微观粒子描述和宏观连续描述的桥梁，其中蕴含着介科学的思想。随后，他以流体不稳定性问题为例，介绍一大类复杂流动系统的共同特征、研究现状与面临的挑战。针对其中宏观连续Navier-Stokes模型的合理性受到挑战，微观分子动力学方法又在尺度方面无能为力的“介尺度”行为研究，发展基于介科学与非平衡统计力学的离散玻尔兹曼建模与分析方法（DBM）。在建模方面，结合平均场理论修正玻尔兹曼方程，借助更准确本构关系和Chapman-Enskog多尺度分析的物理图像，给出离散速度选取所要遵循的最必要物理约束。在分析方面，基于的非守恒矩来检测系统偏离平衡的方式、幅度和由此引发的非平衡效应；以非守恒矩为基，张开相空间，为复杂的非平衡行为特征提供一个直观的几何图像对应；借助“距离”的概念来定义不同视角的非平衡强度、状态与行为的差异、相似度等；引入非平衡强度矢量概念，对非平衡状态进行多视角交叉定位。通过一系列典型算例（比如，微尺度传热传质特性、方腔流、激波与气泡相互作用等问题）对模型进行了校验。除了流体不稳定性，应用该方法研究了非平衡相变与等离子体动理学、气泡融合与液滴碰撞等一系列问题，给出一系列新的特征、机制和规律。最后总结指出，相对于宏观行为，“介尺度”行为的典型特征是：离散效应更加显著、热力学非平衡效应更加显著。DBM的“介尺度”特征是：在尺度方面，联系微观与宏观；在功能方面，超越Navier-Stokes，但弱于分子动力学。这些以前知之甚少的“介尺度”行为，必然蕴含着大量待开发的物理功能。不同背景下的“介尺度”行为研究均取得了可喜的进展，但仍任重而道远。

　　前沿性的报告使在座师生开阔了眼界、拓宽了思路。报告结束后，许爱国与参会师生就DBM在含碰撞耗散的颗粒多相流等系统中的适用性问题、一系列高阶非守恒矩的物理意义、复杂物理场分析方法等诸多问题进行了热烈的讨论。

　　许爱国研究员作报告

　　论坛现场

　　（介科学研究部、科研规划管理处）