第二部分 国家自然科学基金项目成果巡礼

　　 管壳式换热器是各种工程领域中应用最广泛的一种换热器，对壳侧流体的温度场与速度场特性的预测对改进换热器的性能具有重要意义。在国家自然科学基金的资助下，由西安交通大学陶文铨教授领导的课题组在物理模型、控制方程的建立到离散与求解方法方面取得了如下首创性研究成果：

1. 详细地推导了管壳式换热器三维壳侧流场与温度场模拟的多孔介质模型，合理解释了引入表面渗透度，分布阻力的原因。
2. 对于垂直折流板光管换热器、螺旋折流板光管换热器以及翅片管束式壳管式换热器开发了能自动计算多孔介质表面渗透率，体积多孔度等参数的局部值的程序。
3. 构造了绝对稳定、至少具有二阶精度而且计算误差较小的一种对流项离散格式－SGSD。该论文投寄给Numerical Heat Transfer 杂志时，未经外审就予以接受。
4. 指出了Gaskell/Lau提出的格式有界性条件只是充分条件，提出了既能保证格式的有界性又有较高精度的有界性条件。现有文献中的10余种高阶、高精度格式均符合所提出的新条件。
5. 提出了全隐的速度与压力耦合关系处理方法，称为CLEAR算法，其收敛速度比目前全世界广泛应用的SIMPLER算法平均快一倍，该文同样被Numerical Heat Transfer 杂志未经外审就予以接受。
6. 应用数值方法对于用强化空气换热的开缝翅片进行了系统、深入的研究，提出了开缝应当设置在主流所经过的速度与温度梯度协同性变差的区域的思想，提出了翅片开缝要“前疏后密”的原则，该文同样被Numerical Heat Transfer 未经外审就予以接受。该成果已经通过由教育部批准并主持的鉴定，鉴定委员会一致认为该成果总体上达到国际领先水平。

　　该项研究共发表国际期刊论文11篇，国际会议论文8篇，国内期刊论文15篇。在国际会议上应邀作特邀报告2次。本项目的成果是本课题组所获得的2004年度国家自然科学奖二等奖的主要内容之一。