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    1. 湍流結構的生成演化及作用機理重大研究計劃 2022年度項目指南

      【校內截止日期】2022年7月25日16時



      湍流結構的生成演化及作用機理重大研究計劃以航空、航天、航海、大氣環境等領域的國家重大戰略需求和湍流相關學科發展為牽引,以建立湍流結構動力學理論體系為核心,通過在數值計算方法、實驗測量技術和數據處理及分析方法方面的不斷創新,具體針對湍流結構的生成和演化以及在多種條件下的作用機理進行研究。本重大研究計劃注重物理機理研究和應用基礎研究相結合,提倡概念創新、理論創新、方法創新、技術創新,探索顛覆性的原始創新思想,發展高精度的數值計算方法和精細的實驗測量技術,揭示湍流結構的生成、演化和相互作用機理;基于湍流結構的時空演化特性,發展時空精準的湍流模式理論和模型;開展湍流模式理論和模型的綜合驗證,實現重大工程應用中湍流阻力、熱流率和湍流噪聲的準確預測和調控。在關鍵科學問題的研究中獲得原始創新結果,為航空、航天、航海等領域重大運載裝備的研制及大氣環境治理等重要工程領域提供科學理論與方法。

      一、科學目標

        本重大研究計劃以在提出新概念、發展新理論、建立新方法和突破新技術等方面獲得原始創新成果為目標,解決國家重大工程應用中的若干關鍵湍流基礎難題,從而為提升我國自主創新能力,促進相關技術的跨越式發展提供科學理論支撐。在湍流基礎研究領域聚集和培養一支國際前沿、具有創新能力的優秀人才隊伍,促進湍流研究領域若干個跨學科基礎研究平臺的形成,推進我國復雜湍流問題基礎研究和工程應用研究的發展,形成湍流基礎和應用基礎研究的中國學派。本重大研究計劃擬在以下四個方面取得突破:

        (一)在新概念方面,提出基于結構的湍流研究新概念,探索顛覆性的原始創新思想。

        (二)在新理論方面,提出基于結構基元的湍流理論和基于時空耦合和物理約束等的湍流模型。

        (三)在新方法方面,給出基于拉格朗日觀點的湍流結構表征方法,以及近壁三維湍流結構時空解析、精確、高效的計算和實驗測量方法。

        (四)在新技術方面,圍繞流動控制及減阻、熱防護和降噪技術,提出基于湍流結構的應用設計理念,提高湍流應用軟件準確度及實用性。

      二、核心科學問題

        (一)多種條件下湍流結構的生成動力學。

        從湍流結構生成的觀點研究湍流轉捩,突破現有穩定性理論的框架,提出基于湍流結構生成動力學的轉捩理論。

        (二)湍流結構演化的時空多尺度動力學。

        從時空耦合的角度研究湍流結構的演化,突破湍流能量級串過程的理論框架,發展基于時空多尺度動力學的湍流理論、計算方法及實驗技術。

        (三)湍流結構對力熱聲輸運的作用機制和控制原理。

        從精細描述湍流結構的角度,研究湍流結構對力熱聲產生和輸運的作用機制,突破傳統渦粘模式的框架,實現對阻力、熱流和流動噪聲的準確預測和控制。

      三、2022年度資助研究方向

        2022年度本重大研究計劃以“培育項目”和“重點支持項目”的形式予以資助,在要求和資助強度上有所不同。對探索性強、選題新穎的申請將以“培育項目”方式予以資助;對具有原創性、有一定工作積累、有望取得重要突破的申請將以“重點支持項目”的方式予以資助。鼓勵來自力學、數學、物理、大氣、海洋、工程熱物理和信息等不同學科領域的研究隊伍共同參與申請。擬資助以下方向:

        (一)復雜湍流結構的生成及演化。

        發展轉捩、分離流的先進理論與湍流預測模型;研究旋轉條件下的流動轉捩、分離和再層流化的機理和預測模型;探討壁面曲率對旋轉流動轉捩過程的影響,發展考慮系統旋轉和壁面曲率效應的流動轉捩理論;基于歐拉/拉格朗日方法,研究高超聲速壁湍流結構的生成機理及演化特征;研究不同擾動形式(如粗糙度、尾跡擾動等因素)對邊界層轉捩過程和位置的影響規律,建立相關理論;研究極端條件下流體界面增長及湍流混合理論;開展多物質界面不穩定性和湍流混合流動結構的生成機理和低維簡化模型研究。

        (二)湍流結構演化的時空多尺度相互作用。

        發展兩相湍流動力學與運動學的統一模型,研究氣泡和顆粒等與湍流結構的相互作用機制;研究典型飛行器內外流激波-湍流、激波-邊界層相互作用機理;建立時空多尺度的湍流預測模型;研究考慮可壓縮性效應的湍流混合預測模型;建立基于湍流結構時空演化的統計和模式理論;發展湍流擬序結構的動力學模型,揭示近壁湍流結構的自維持機制;建立湍流結構時空演化的降維模型;研究湍流結構與非定常動邊界的相互作用機理及其演化規律。

        (三)湍流結構對力、熱、聲的作用機制。

        發展壁流動的轉捩與湍流減阻的主、被動控制方法;研究基于湍流結構和機器學習的湍流流動分離控制方法;探究非定常動邊界在湍流中產生推力和升力的機制及相關的穩定性控制方法;研究多尺度湍流結構在傳熱、傳質過程中的作用機理;研究高速飛行器氣動熱的產生機理,以及湍流結構與氣動熱的相互作用機制;發展湍流與復雜邊界相互作用致聲的數學理論,研究湍流噪聲致聲機理與理論指導的優化控制方法;開展空化多尺度流動結構流致噪聲和空蝕的機理與建模研究。

        (四)湍流高精度的計算方法和高解析度的實驗技術。

        發展近壁流動的高分辨率顯示和精細測量技術;發展湍流邊界層結構和高超聲速邊界層氣動熱的高精度實驗測量方法和技術;研究湍流流動結構及多物理參數場的同步測試與實驗方法;發展旋轉系統中流動轉捩的高精度數值模擬方法及實驗測量方法;發展近壁流動轉捩的高精度計算方法;發展轉捩、分離流的高精度數值模擬方法;發展極端條件下多相湍流的高精度數值方法;發展湍流結構演化及湍流噪聲的高精度超大規模計算技術;發展高速流中氣動熱預測的高精度數值方法。

      四、項目遴選的基本原則

        為確保實現總體目標,本重大研究計劃要求:

        (一)研究內容必須符合本指南要求。

        (二)鼓勵開展前沿領域探索性研究,優先支持具有原創性的湍流結構生成演化機理和湍流模式/模型的新概念、新理論、新體系、新方法的研究。

        (三)鼓勵多學科實質性交叉合作研究,注重理論與實驗的有機結合。

        (四)鼓勵和優先支持具有實質性國際合作的研究。

        (五)注意與“面向發動機的湍流燃燒基礎研究”重大研究計劃研究內容的區別。

      五、2022年度資助計劃

        2022年度擬資助培育項目6項,直接費用平均資助強度約100萬元/項,資助期限為3年,申請書中研究期限應填寫“2023年1月1日-2025年12月31日”;擬資助重點支持項目6項,直接費用平均資助強度約300萬元/項,資助期限為3年,申請書中研究期限應填寫“2023年1月1日至2025年12月31日”。

      六、申請要求及注意事項

        (一)申請條件。

        本重大研究計劃項目申請人應當具備以下條件:

        1. 具有承擔基礎研究課題的經歷;

        2. 具有高級專業技術職務(職稱)。

        在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的人員不得作為申請人進行申請。

        (二)限項申請規定。

        執行《2022年度國家自然科學基金項目指南》“申請規定”中限項申請規定的相關要求。

        (三)申請注意事項。

        1.申請書提交時間為2022年7月21日-7月28日16時。

        2.本重大研究計劃項目實行無紙化申請。對申請人具體要求如下:

        (1)申請人在填報申請書前應當認真閱讀并執行本項目指南、《2022年度國家自然科學基金項目指南》和《關于2022年度國家自然科學基金項目申請與結題等有關事項的通告》中相關要求。

        (2)本重大研究計劃將緊密圍繞核心科學問題,對多學科相關研究進行戰略性的方向引導和優勢整合,成為一個項目集群。申請人應根據本重大研究計劃擬解決的核心科學問題和項目指南公布的擬資助研究方向,自行擬定項目名稱、科學目標、研究內容、技術路線和相應的研究經費等。

        (3)申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”,亞類說明選擇“重點支持項目”或“培育項目”,附注說明選擇“湍流結構的生成演化及作用機理”。根據申請的具體研究內容選擇相應的申請代碼。

      培育項目和重點支持項目的合作研究單位不得超過2個。

        (4)申請人應當按照科學基金網絡信息系統中重大研究計劃項目的填報說明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請書及附件材料,申請書須具有明確的關鍵科學問題,突出有限目標和重點突破,并應論述與本指南最接近的科學問題的關系,以及對解決核心科學問題和實現重大研究計劃總體目標的貢獻。

        如果申請人已經承擔與本重大研究計劃相關的其他科技計劃項目,應當在申請書報告正文的“研究基礎與工作條件”部分論述申請項目與其他相關項目的區別與聯系。

        3. 依托單位應當按照要求完成依托單位承諾、組織申請以及審核申請材料等工作。在2022年7月28日16時前通過信息系統逐項確認提交本單位電子申請書及附件材料,并于7月29日16時前在線提交本單位項目申請清單。

        4. 其他注意事項。

        (1)為實現重大研究計劃總體科學目標和多學科集成,獲得資助的項目負責人應當承諾遵守相關數據和資料管理與共享的規定,項目執行過程中應關注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關系。

        (2)為加強項目的學術交流,促進項目群的形成和多學科交叉與集成,本重大研究計劃將每年舉辦1次資助項目的年度學術交流會,并將不定期地組織相關領域的學術研討會。獲資助項目負責人有義務參加本重大研究計劃指導專家組和管理工作組所組織的上述學術交流活動。

        (四)咨詢方式。

        國家自然科學基金委員會數學物理科學部力學科學處

        聯系人:雷天剛

        聯系電話:010-62327178

       


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