本项目属于先进核能工程技术领域。作为六种第四代未来堆型中唯一的水冷堆，超临界水堆具有经济性、延续性以及可持续性等诸多综合优势，是我国核电技术路线进一步发展的自然选择，是多用途水冷堆技术发展的必然趋势，也是清洁能源科学和技术领域的基础研究在国际竞争与合作中重要的前沿与热点之一。国际第四代核能论坛GIF预测，超临界核电系统最有希望发展成为我国乃至世界的核电的主力机型。但超临界水堆所伴随的高压、高温、复杂流道和高热负荷条件也带来了一个极具挑战性难题。本项目深入研究了超临界流体流动传热行为及其表征方法的各个关键过程，揭示了传热弱化机理，构建了超临界流体模化理论体系，发展了湍流传输理论及方法。主要发现点如下：

1. 揭示了超临界流体在高热力参数、传输参数奇异变化及复杂流道几何等联合作用下的特殊热质传输时空行为特征及其复杂转变规律，发展了流动传热理论。发现了物性变化、浮升力和加速效应对传热特性的影响规律，实现了传热弱化发生机理的理论解析；提出了传热预测机理模型，克服了现有模型适用性、稳定性、收敛性较差的不足；开发了完整的超临界流体流动传热理论，覆盖了包括传热强化和传热弱化在内的全范围区域，丰富了传热学流动传热理论。成果被评价为“大大提高了超临界流体传热预测精度”和“具有很好的数值稳定性”。

2. 建立了有普遍适用性的超临界流体传热模化理论体系，揭示了相似尺度效应、相似边界效应和相似运行参数对流体传热特性的影响规律。提出了具有较高相似性的“拟临界质量含气率”等物性比拟参数，解决了汽液相密度比值在超临界流体中奇异不连续的难题；从基本守恒方程出发建立了基于新型无量纲参数的模化理论体系，为传热现象的模化研究提供新的科学依据；开发了模化方法验证理论，提高了验证方法的计算精度和适用范围。成果被评价为具有“在所有关系中具有较高的预测精度”、“创新性的提出了无量纲因子”和“突破了现有研究的限制”。

3. 提出了近壁与主流各典型流场区域中超临界流体湍流传输理论及其表征方法。揭示了浮升力和加速效应对流动结构及其传热的影响机理，解决了现有湍流模型对拟临界温度附近的混合对流传热模拟精度差的难题；开发了不同区域中特定的多尺度湍流传输机理，提高对传热弱化现象的定量预测精度；构建了基于四方程湍流模型的CFD模拟方法，为可靠分析超临界水堆堆芯局部流场和热质传输三维效应奠定理论基础。成果被评价为是“揭示了重要的现象”，结果具有“较高的计算精度”、“非常有希望”。

8篇代表作SCI他引总计262次，研究成果获得了Annual Review of Fluid Mechanics、Applied Energy、Energy等著名期刊的广泛引用、借鉴和正面评价。作为牵头单位和首席科学家承担科技部973项目和国防科工局核能开发项目各1项，国家自然科学基金3项，研究成果被应用于欧盟全球首个超临界水堆实验堆的工程设计。作为主要起草人颁布国际原子机构技术文档2份。项目组产生大学教授3人，国家杰青1人、千人计划教授1人，国家科技重大专项项目负责人1人，出版英文学术专著1本。