你所在學科（領域）或者你所了解的領域最前沿是什麼？

01-06

當今世界研究的前沿問題或者研究熱點。

好吧。我來說說我們燃燒這個領域。

如果說這個領域最前沿的研究，我覺得是，湍流燃燒的數值模擬。

領域背景：

其實這個領域源自於「燒鍋爐」。對的，你沒看錯，就是燒鍋爐。不過此鍋爐非彼鍋爐也。不是家裡一般燒熱水洗澡的鍋爐，是工業上的鍋爐，火電廠、核電站、高溫冶金等。十年前我們學校該專業就叫做鍋爐專業，後來改名為能源動力系統及自動化。

燃燒這個領域是個傳統而古老的領域，卻又是一個十分重要的領域。

現在燃燒領域最尖端最難的問題是在多尺度的湍流燃燒。這個主要是應用于飛機發動機上。可以說我國的飛機能不能飛上天，最主要的就在於發動機。當然，燃燒方面的研究只是一部分，還設計材料、機加工等方面。但是不可不說，飛機發動機燃燒的研究是任務艱巨，十分重要，又困難重重的。

存在的困難：

燃燒問題用一個詞形容，就是：複雜。

計算：

涉及流體、傳熱傳質、化學反應等等方面。我們知道，單純的流體力學問題就已經十分複雜，NS方程幾個世紀以來都沒有能得到解決（我這裡說的比較簡略），被列為七大世紀難題。如果在這個流體的基礎上再加上化學反應，就呵呵了。

燃燒問題的數值模擬中，化學反應部分的模型現在還是很不成熟。基本上成熟的模型，也就是氫氣燃燒的機理，其中包含9個組分和21個反應。而碳氧化合物的反應機理，四個碳原子以下的還行。如果想模擬實際的汽油、柴油甚至是航空發動機燃料的燃燒過程，這些都是很多組分的化合物，一般模擬都是選取幾種主要組分來替代。這些現有機理一般包含成百上千組分，但是這些大分子基本的化學反應機理都不夠好，甚至有的都沒有，談什麼準確？而且實際問題中，不只是氣相的燃燒，燃燒會形成顆粒物，形成碳煙，而這些也都是依靠模型。在一堆依靠模型的計算中，真的不能指望著算出來的結果多准。

即使是有準確的機理和準確的方程可以用，計算機資源也是不足夠的。比如現在做湍流燃燒的DNS都是要依靠超級計算機。一般的實驗室都是做不了這個的。

總結起來，燃燒數值模擬的主要問題有：

存在大量的模型，流體、化學反應等。

化學反應機理的不足。

計算資源的匱乏。

實驗：

即使是算出來了結果，跟什麼比呢？實驗嗎？可是燃燒的實驗也是相當難做的。

涉及高溫高壓，危險就不說了，現在想測燃燒過程的生成物，能同時測個三五個組分隨著燃燒過程濃度的變化，已經是世界頂級水平了。而實際中，燃燒的產物有成百上千種，都是沒法測到的。現在飛機發動機的設計，簡簡單單測個溫度壓力，已經完全不夠了。有時候想的很簡單的東西，真正做起來，發現真的太難了。

湍流燃燒的數值模擬模擬，不像計算機、信息或者是化學生物這些領域經常有突破性的發展。它綜合了太多的學科，數學、化學、物理、計算機，同時依賴於各個學科的發展。

數學基礎，因為涉及大量的數學物理方程的求解。

化學基礎，化學反應的研究。

計算機基礎，大型並行程序的編製調試，計算平台的搭建。

當然了，任何一個領域往前沿研究，都涉及到各方各面，不是那麼的簡單。正是如此，感謝各位科研工作者們，為探究世界的奇妙，做出的貢獻。

當你試圖去探究這個世界的時候，你會發現，這世界，是如此的奇妙。