姓名：张家博

性别：男

单位：上海交通大学

奖励：第四期中国内燃机学会青年人才托举计划

双碳愿景的提出明确了我国船海内燃动力的绿色低碳发展方向。为实现这一目标，从近中期看，主要措施是不断提升船机动力装置的热效率；从中长期看，主要措施是燃用零碳/碳中性燃料。然而，提升压缩比、大尺度缸径、燃用氢氨燃料等更易导致爆震乃至超级爆震，制约了燃烧过程能量转换效率的提升。针对高温、高压、强湍流等典型发动机运行工况，张家博围绕燃烧过程能量高效转化、湍流与燃烧相互作用、火焰热声耦合及爆震燃烧机制等方向开展了系统深入研究。张家博目前主持国家自然基金青年基金、中国博士后基金会特别资助（站中）、中国博士后基金会面上资助等多项国家及省部级科研项目，入选上海市浦江人才计划，并作为项目骨干参与国家自然基金重大项目、科技部重点研发计划等。近五年来，累计在燃烧与内燃机领域权威期刊Combust. Flame、Int. J. Engine Res.等发表论文25篇，其中第一/通讯作者论文19篇。研究成果获得中国博士后创新创业大赛全国总决赛优胜奖、上海市“超级博士后”激励计划，上海市工程热物理学会优秀博士论文提名奖、博士研究生国家奖学金、中国工程热物理学会燃烧学学术年会最佳墙报奖等多项奖励。在国际燃烧年会、美国燃烧年会、欧洲燃烧年会、国际数值模拟大会等重要国内外会议做大会宣讲报告10余次，并出任第13届美国燃烧年会爆轰分会场主席。

     

• 高品位燃烧过程能量转换效率研究

提出了化学热力学和化学动力学相结合的分析方法，将热力学第二定律应用于零碳/碳中性燃料燃烧过程的能量转换分析，解析了化学反应、热传导、物质扩散等主要不可逆因素对可用能损失的相对贡献，获得了充量稀释和燃料混合等发动机燃烧调控策略对燃烧过程中能量品质转化的影响规律及作用机制。基于以上成果，申请人以第一作者在Combust. Flame、Int. J. Engine Res.等燃烧及发动机领域的国际权威期刊发表论文7篇。

• 高精度湍流燃烧机理与模型构建

发展了适用于湍流燃烧的高精度三维直接数值模拟（Direct Numerical Simulation, DNS）计算方法，分析了湍流运动形式（强涡流、弱滚流）、油气混合状态（混合气分层、部分预混）、燃烧时间尺度（大缸径、低转速）等对燃烧过程的影响机制，表征了不同湍流强度下的火焰传播过程在破碎反应区、薄反应区等反应区域内的动力学特征，实现了宽工况范围下的湍流火焰燃烧模式预测。基于以上成果，申请人以第一/通讯作者在Combust. Flame、Combust. Theor. Model.等燃烧领域的国际权威期刊发表论文4篇。

• 燃烧热声耦合、超级爆震与爆轰

针对氢气、氨气、甲醇等零碳/碳中性燃料的燃烧稳定性问题，探究了强湍流等复杂情况下燃烧室大尺度空间内的缓燃与爆轰转捩（Deflagration to Detonation Transition, DDT）机制，阐明了亚-跨-超声速流与燃烧锋面间的热声耦合作用规律；结合光学发动机试验平台，捕捉到了火焰传播、局部自燃和超级爆震的全过程，发展了适用于实际动力装置的爆轰预测无量纲参量，构建了不同燃料的爆震模式图谱，全面揭示了复杂燃烧边界条件下燃烧过程与爆轰波传递间的耦合关系。上述研究与韩国工程院外籍院士、国际燃烧学会会士Hong G. Im教授合作完成，申请人以第一作者在Combust. Flame发表论文3篇。

上述研究受到了国内外学者的广泛关注和正面评价。其中关于不同燃料爆震模式图谱的研究受沙特阿美（Saudi Aramco）、上汽重点研发等项目支持，正在进行更深入合作，助力新一代超高效率发动机研发。此外，“双碳”目标的提出已给船海内燃动力领域带来颠覆性变革。为响应国家重大战略需求，上海交通大学黄震院士团队已开展了以二甲醚、氨等为燃料的船舶发动机研究（详见内容六中的研究项目情况）。申请人亟需依托已有基础，瞄准氨氢零碳燃料及可再生合成燃料，剖析其湍流高效燃烧及爆震燃烧机制。这一具有挑战性的课题亟需行业前辈的指导支持以及中国内燃机学会的大力“托举”。