過增元，1936年2月28日生於江蘇無錫，工程熱物理學家，中國科學院院士，清華大學工程力學系教授。
1959年過增元畢業於清華大學動力機械系；1979年作為洪堡學者赴聯邦德國慕尼黑工業大學工作；1997年當選為中國科學院院士；1999年擔任清華大學機械工程學院院長；2005年獲得美國機械工程師學會微尺度傳熱終身成就獎；2017年3月29日獲得亞洲熱科學與工程聯合會亞洲熱科學傑出成就獎。
過增元的研究主要為熱科學與技術研究，涉及熱流體、熱電漿、微重力條件下的流動與傳熱、微尺度傳熱和傳熱強化等方面。
基本介紹
- 中文名：過增元
- 外文名：ZY Guo
- 國籍：中國
- 出生地：中國江蘇省無錫市
- 出生日期：1936年2月28日
- 職業：科學家
- 畢業院校：清華大學
- 主要成就：1997年當選中國科學院院士
人物經歷,主要成就,科研成就,人才培養,榮譽表彰,社會任職,人物評價,人物影響,
人物經歷
1936年2月28日，過增元出生於江蘇省無錫市北塘後蔡家弄。
1959年，畢業於清華大學動力機械系；之後留在清華大學，擔任數學與力學系助教、講師。
1979年-1981年，作為洪堡學者到德國慕尼黑工業大學從事研究工作。
1984年，任清華大學工程力學系教授、工程熱物理教研室主任。1985年擔任清華大學研究生院副院長。
1986年，擔任國際刊物《實驗熱流體科學》編委。
1988年9月-1988年10月，法國Ecole Centrale de Paris訪問教授。1989年8月-1989年12月，德國斯圖加特大學訪問教授。
1993年7月-1993年12月，美國密西根州立大學訪問教授，並擔任美國密西根州立大學機械工程系兼職教授。
1997年，當選為中國科學院院士。
1999年，當選清華大學機械學院院長，同年擔任國家自然科學基金重大項目"航天技術和信息器件中的微細尺度傳熱"的負責人。
2000年，擔任973項目“高效節能的關鍵科學問題”首席科學家。
2001年2月-2001年4月，日本京都大學訪問教授。2003年2月-2003年4月，台灣成功大學訪問教授。
2014年1月10日，過增元主持承擔的國家自然科學基金變革性重大項目“熱質理論的關鍵科學問題”啟動會在清華大學召開。
主要成就
科研成就
- 理論貢獻
過增元長期從事熱科學與技術研究，包括微尺度流動和傳熱、微重力條件下的流動和傳熱、微光機電系統中的流動和傳熱、傳熱強化技術、換熱器和熱網最佳化技術、相變過程的分子動力學模擬等。開闢了新概念熱學的研究方向，為熱科學的基礎理論研究作出了開創新的工作。開創了場協同原理（Field Synergy）、積理論（Entransy）以及熱質理論（Thermomass Theory），建立了熱流體學。
在熱流體方面，提出了熱可壓流體概念，發現了熱繞流等現象，並建立了熱阻力和熱繞流的定量關係式。
在熱電漿方面，提出了電弧堵塞的概念，發展了一種熱力學非平衡電漿參數計算的新方法，對熱電漿加工有重要意義。
在微重力條件下的流動與傳熱方面，提出了載人艙內流場、溫度場和濕度場地面模擬的新方法，建立了相應的模擬裝置，可大量節省實驗時間和經費，促進了航天事業的發展。
在微尺度傳熱和傳熱強化方面，提出了溫差場均勻性原則等傳熱強化新思路，它可使換熱效率提高的同時不帶來附加的阻力損失。
在傳熱學的基礎理論方面，提出了熱的動質二象性說，即熱具有能量和質量的雙重屬性，在熱學中引入熱質、熱質勢、熱質能（火積）等熱學新概念，以建立熱量傳遞的普適定律和最佳化熱量傳遞過程的普遍原理。
通過建立熱量傳遞的動力學控制方程，探討傅立葉導熱定律的物理本質，建立亦適用於極端條件（納米、超快速、極低溫傳熱等）的普適傳熱規律；基於變分原理建立傳熱過程的最小作用量原理，即熱質能（火積））耗散極值原理，套用於傳遞過程和熱功轉換過程的最佳化，以提高能量利用效率。
- 出版著作
截至2010年，過增元共出版了6本著作，具體信息如下：
| 出版日期 | 書名 | 作者 | 出版社 |
|---|---|---|---|
1980.04 | 《電漿技術》 | 格羅斯等著；過增元，傅維標譯 | 科學出版社 |
1986.12 | 《電弧和熱電漿》 | 過增元，趙文華著 | 科學出版社 |
1991.06 | 《Dubbel機械工程手冊 第1卷 D 熱力學》 | 過增元譯 | 清華大學出版社 |
1992.02 | 《熱流體學》 | 過增元著 | 清華大學出版社 |
2004.08 | 《場協同原理與強化傳熱新技術》 | 過增元，黃素逸等著 | 中國電力出版社 |
2010.01 | 《對流傳熱最佳化的場協同理論》 | 李志信，過增元 | 科學出版社 |
- 論文發表
截至2005年12月16日，過增元共發表論文300餘篇，其中70篇被SCI收錄，代表性論文如下：
微納米尺度流動與傳熱方面
1. BY Cao, M Chen, ZY Guo, Rarefied gas flow in rough microchannels by molecular dynamics simulation, Chinese Physics Letters, 2004, 21(9): 1777-1779 (SCI: 851VY)
2. XB Luo, ZX Li, ZY Guo, YJ Yang, Study on linearity of a micromachined convective accelerometer, MicroElectron Engineering, 2003, 65(1-2): 87-101 (SCI: 638XM)
3. ZY Guo, ZX Li, Size effect on microscale single-phase flow and heat transfer, Int. J. Heat Mass Transfer, 2003, 46: 149-159 (SCI: 617FA)
4. ZX Li, DX Du, ZY Guo, Experimental study on flow characteristics of liquid in circular microtubes, Microscale Thermophysical Engineering, 2003, 7(3): 253-265
5. XB Luo, ZX Li, ZY Guo, YJ Yang, Thermal optimization on micromachined convective accelerometer, Heat and Mass transfer, 2002, 38(7-8): 705-712 (SCI: 593LV)
6. W Wang, ZX Li, ZY Guo, Analysis of thermal cycling in micro-PCR chip, Int. J. Nonlinear Sciences and Numerical Simulation, 2002, 3: 233-236 (SCI: 574RR)
7. G Pelata, ZY Guo, ZX Li, G Zummo, Section 2.13.2 “Single-phase fluid flow”, in section 2.13 “Heat transfer and fluid flow in microchannels” (eds. G Pelata and G Zummo), Heat Exchanger Design Update, the Update Journal of the Heat Exchanger Design Handbook, HEDU update section, 2002, 9(1-2)
8. DX Du, ZX Li, ZY Guo, Friction resistance for gas flow in smooth microtubes, Science in China (Series E), April 2000, 43(2): 171-177 (SCI: 309AJ). 杜東興，李志信，過增元，微細光滑管內氣體流動阻力特性，中國科學（E輯），2000，30（2）：173-178
9. ZY Guo, XB Wu, Further study on compressibility effects on the gas flow and heat transfer in a micro-tube, Microscale Thermophysical Engineering, 1998, 2(2): 111-120 (SCI: ZU013)
10. 曹炳陽，陳民，過增元，2DMD套用於微通道內氣體流動研究，科學通報，2004，49（10）：930-933
11. 王瑋，葛峰，李志信，過增元，壁面軸嚮導熱對微細管內對流換熱的影響，工程熱物理學報，2003，24（5）: 846-848
12. 李娜，李志信，過增元，封閉空間內小尺度等溫豎板自然對流的三維效應，上海理工大學學報，2003，25（3）：218-220
13. 羅小兵，李志信，過增元，一種新型無閥微泵的原理和模擬，中國機械工程，2002，13（15）：1261-1263
場協同節能理論與傳熱強化技術方面
1. JA Meng, ZJ Chen, ZX Li, ZY Guo, Field-coordination analysis and numerical study on turbulent convective heat transfer enhancement, J. Enhanced Heat Transfer, 2005, 12(1): 73-83
2. ZZ Xia, XG Cheng, ZX Li, Guo ZY, Bionic optimization of heat transport paths for heat conduction problems, J. Enhanced Heat Transfer, 2004, 11(2): 119-131 (SCI: 832OT)
3. ZY Guo, S Wei, XG Cheng, A novel method to improve the performance of heat exchanger - Temperature fields coordination of fluids, Chinese Science Bulletin, 2004, 49(1): 111-114（SCI: 774KZ）
4. LJ Yang, JX Ren, YZ Song, JC Min, ZY Guo, Convection heat transfer enhancement of air in a rectangular duct by application of a magnetic quadrupole field, Int. J. Engineering Science, 2004, 42(5-6): 491-507 (SCI: 770NW)
5. LJ Yang, JX Ren, YZ Song, ZY Guo, Free convection of a gas induced by a magnetic quadrupole field, J. Magnetism and Magnetic Materials, 2003, 261(3): 377-384 (SCI: 667QE)
6. ZY Guo, SQ Zhou, ZX Li, LG Chen, Theoretical analysis and experimental confirmation of the uniformity principle of temperature difference field in heat exchanger, Int. J. Heat Mass Transfer, 2002, 45(10): 2119-2127 (SCI: 551TN)
7. S Wang, ZY Guo, ZX Li, Heat transfer enhancement by using metallic filament insert in channel flow, Int. J. Heat and Mass Transfer, 2001, 44: 1373-1378 (SCI: 406HA)
8. ZY Guo, Mechanism and control of convective heat transfer - Coordination of velocity and heat flow fields, Chinese Science Bulletin, 2001, 46 (7): 596-599 (SCI: 429ZY)
9. ZY Guo, DY Li, BX Wang, A novel concept for convective heat transfer enhancement, Int. J. Heat and Mass Transfer, 1998, 41(14): 2221-2225 (SCI: ZP109)
10. 孟繼安，陳澤敬，李志信，過增元，交叉縮放橢圓管換熱與流阻實驗研究及分析，工程熱物理學報，2004，25（5）：813-815
11. 程新廣，李志信，過增元, 基於最小熱量傳遞勢容耗散原理的導熱最佳化,工程熱物理學報，2003，24（1）：94-96
12. 魏澍，過增元，二維方腔內對流換熱的場協同分析，工程熱物理學報，2003，24（3）：466-468
13. 過增元，程新廣，夏再忠，最小熱量傳遞勢容耗散原理及其在導熱最佳化中的套用，科學通報，2003，48（1）：21-25
14. 過增元，換熱器中的場協同原則及其套用，機械工程學報，2003，
15. 過增元，魏澍，程新廣，換熱器強化的場協同原則，科學通報，2003，48（22）：2324-2327
16. 程新廣，夏再忠，李志信，過增元，導熱最佳化：熱耗散與最優導熱係數場，工程熱物理學報，2002，23：715-717
17. 過增元，對流換熱的物理機制及其控制：速度場與熱流場的協同，科學通報，2000，45（19）：2118-2122
傳熱傳質過程的分子動力學模擬方面
1. BY Cao, M Chen, ZY Guo, Application of 2DMD to gaseous microflows, Chinese Science Bulletin, 2004, 49(11): 1101-1105 (SCI: 846CU)
2. ZJ Wang, M Chen, ZY Guo, A molecular study on the liquid-vapor interphase transport, Microscale Thermophysical Engineering, 2003, 7(4): 275-289 (SCI: 746DW)
3. XL Feng, ZX LI, ZY Guo, Molecular dynamics simulation of thermal conductivity of nanoscale thin silicon films, Microscale Thermophysical Engineering, 2003, 7(2): 153-161 (SCI: 706NU)
4. ZJ Wang, M Chen, ZY Guo, A two-dimensional molecular dynamics simulation of liquid-vapor nucleation, Chinese Science Bulletin, 2003, 48(7): 623-626 (SCI: 670MC)
5. ZJ Wang, M Chen, ZY Guo, Modified transition state theory for evaporation and condensation, Chinese Physics Letters, 2002, 19(4): 537-539 (SCI: 552AZ)
6. XL Feng, ZX Li, ZY Guo, Size effect of lattice thermal conductivity across nanoscale thin films by molecular dynamics simulations, Chinese Physics Letters, 2001, 18(3): 416-418 (SCI: 417RM)
7. YK Guo, ZY Guo, XG Liang, Three-dimensional molecular dynamics simulation on heat propagation in liquid argon, Chinese Physics Letters, 2001, 18(1): 71-73. (SCI: 397YD)
8. M Chen, ZY Guo, XG Liang, Molecular simulation of some thermophysical properties and phenomena, Microscale Thermal Engineering, 2001, 5(1): 1-16 (SCI: 408GM)
9. M Chen, C Yang, ZY Guo, Surface tension of Ni-Cu alloys: A molecular simulation approach, Int. J. Thermophysics, 2001, 22(4): 1295-1302 (SCI: 469YV)
10. ZJ Wang, M Chen, ZY Guo, C Yang, Molecular dynamics study on the liquid-vapor interfacial profiles, Fluid Phase Equilibria, 2001, 183: 321-329 (SCI: 461WB)
11. C Yang, M Chen, ZY Guo, Molecular dynamics simulations on specific heat capacity and glass transition temperature of liquid silver, Chinese Science Bulletin, 2001, 46(12): 1051-1053 (SCI: 458KQ)
12. C Yang, M Chen, ZY Guo, BB Wei, Hypercooling and the specific heat capacity of Cu-Ni alloy, Chinese Physics Letters, 2001, 18(1): 126-128 (SCI: 397YD)
13. ZY Guo, DX Xiong, C Yang, M Chen, ZX Li, Continuous liquid-vapor phase transition in microspace, Int. J. Thermal Science, 2000, 39(4): 481-489 (SCI: 306VZ)
14. 曹炳陽，陳民，過增元，納米通道滑移流動的分子動力學研究，工程熱物理學報，2003，24（4）：670-672
15. 王金照，陳民，過增元，液相中氣相成核的二維分子動力學模擬，科學通報，2003，48（2）：125-128
2009年，論文《Thefield synergy (coordination) principle and its applications in enhancingsingle phase convective heat transfer》獲得《International Journal of Heat and Mass Transfer》最高引用論文獎。
- 科研成果獎勵
過增元作為學術領導人和組織者，所主持的多項科研成果獲國家級和部委級獎勵，具體如下：
| 獲獎時間 | 獎項名稱 | 項目名稱 |
|---|---|---|
1995年 | 國家自然科學三等獎 | 《對流問題中的熱阻力和熱繞流》 |
2004年 | 國家科學技術進步二等獎 | 《基於場協同理論的傳熱強化技術及套用》 |
2007年 | 教育部自然科學一等獎 | 《微納尺度傳熱的尺度效應及其物理機制》 |
2014年 | 國家自然科學三等獎 | 《微尺度傳熱旳物理機制和尺度效應》 |
人才培養
1978年至2009年期間，在過增元直接指導下已培養出48名博士、15名碩士，並獲得北京市教學成果一等獎。根據中國科學技術信息研究所、國家工程技術數字研究館信息、全國圖書館參考諮詢聯盟，過增元培養學生情況如下：
| 畢業時間 | 論文題目 | 作者 | 學位 |
|---|---|---|---|
2009 | 《換熱器及散熱通道網路熱性能的火積分析》 | 柳雄斌 | 博士 |
2009 | 《熱學中的勢能(火積)及其套用》 | 吳晶 | 博士 |
2008 | 《通道湍流換熱強化的數值與實驗研究》 | 李曉偉 | 博士 |
2008 | 《對流傳遞過程的不可逆性及其最佳化》 | 陳群 | 博士 |
2005 | 《汽泡成核的分子動力學研究及納米顆粒對成核的影響》 | 王金照 | 博士 |
2005 | 《速度滑移及其對微納尺度流動影響的分子動力學研究》 | 曹炳陽 | 博士 |
2005 | 《地熱換熱器的傳熱問題研究及其工程套用》 | 刁乃仁 | 博士 |
2005 | 《矽基微聚合酶鏈式反應晶片的熱設計、分析和最佳化》 | 王瑋 | 博士 |
2004 | 《及其在傳熱最佳化中的套用》 | 程新廣 | 博士 |
2004 | 《以煤層氣為冷卻劑的電漿裂解煤制乙炔方案研究》 | 李明東 | 博士 |
2003 | 《小型空間站熱管理系統動態仿真與實驗研究》 | 徐向華 | 博士 |
2003 | 《磁場作用下的對流換熱及其場協同分析》 | 楊立軍 | 博士 |
2003 | 《基於場協同理論的縱向渦強化換熱技術及其套用》 | 孟繼安 | 博士 |
2002 | 《空間站環控生保系統熱管理研究》 | 張信榮 | 博士 |
2002 | 《微慣性流體器件中的流動和傳熱及其工程套用》 | 羅小兵 | 博士 |
2002 | 《空間站熱泵—蓄冷組合排熱系統及其性能研究》 | 李明海 | 博士 |
2002 | 《蒸發與凝結現象的分子動力學研究及實驗》 | 王遵敬 | 博士 |
2002 | 《深過冷液態金屬熱物性的分子動力學模擬》 | 王金照 | 碩士 |
2002 | 《自然對流尺度效應的數值模擬》 | 李娜 | 碩士 |
2001 | 《導熱和對流換熱過程的強化與最佳化》 | 夏再忠 | 博士 |
2001 | 《納米薄膜晶格熱導率的分子動力學模擬研究》 | 馮曉利 | 博士 |
2001 | 《熱驅動雙金屬膜式微泵的熱學研究與改進設計》 | 徐寧 | 碩士 |
2001 | 《相變型微泵泵送機制的數值研究》 | 姚曉波 | 碩士 |
2000 | 《快速瞬態導熱的研究》 | 郭英奎 | 博士 |
2000 | 《空間站艙內通風及分叉現象的研究》 | 姬朝玥 | 博士 |
2000 | 《可壓縮性及粗糙度對微細管內流動及換熱特性的影響》 | 杜東興 | 博士 |
2000 | 《深過冷液態金屬比熱的分子動力學模擬及實驗研究》 | 楊春 | 博士 |
2000 | 《氫電漿裂解煤製取乙炔的研究》 | 戴波 | 博士 |
1999 | 《纖毛狀肋和插入物的傳熱強化研究》 | 王崧 | 博士 |
1999 | 《熱驅動微型泵的性能分析和實驗研究》 | 尹執中 | 博士 |
1999 | 《空間站載人艙簡化結構內通風換熱的數值研究》 | 吳群剛 | 碩士 |
1998 | 《某些熱現象的分子動力學研究》 | 熊大曦 | 博士 |
1998 | 《空間站艙內流動和傳熱的地面模擬及實驗研究》 | 任建勛 | 博士 |
1998 | 《Lennard-Jones流體熱性質的MonteCarlo模擬研究》 | 馮曉利 | 碩士 |
1998 | 《纖毛肋傳熱強化的數值分析》 | 張紅梅 | 碩士 |
1997 | 《氫電漿裂解煤製取乙快的初步研究》 | 戴波 | 碩士 |
1997 | 《空間站艙內流動和傳熱的地面模擬及數值分析》 | 劉雲龍 | 博士 |
1997 | 《氫電漿製備納米硬質合金粉末的研究》 | 傅磊 | 博士 |
1997 | 《氫衝壓發動機中用流向旋渦強化氣氫與空氣混合的研究》 | 王衛東 | 博士 |
1997 | 《複雜結構輻射換熱工程套用及數值計算》 | 耿旭 | 博士 |
1997 | 《回流和衝擊射流流動中流動過程和熱過程相互作用的研究》 | 李德玉 | 博士 |
1997 | 《用等效源項法分析層流管流的對流換熱》 | 楊春 | 碩士 |
1996 | 《玻璃熔制過程的三維數值模擬》 | 祁建偉 | 博士 |
1996 | 《微小尺度物體的熱分析和熱測試》 | 何東明 | 博士 |
1996 | 《玻璃池窯液流和鼓泡過程研究及在E玻璃單元窯中的套用》 | 楊志強 | 博士 |
1996 | 《換熱器及換熱器網路的最佳化與熵產分析》 | 熊大曦 | 碩士 |
1995 | 《換熱器溫差場均勻性原則及其套用》 | 周森泉 | 博士 |
1994 | 《提拉法晶體生長過程的數值分析及模擬實驗》 | 鄔小波 | 博士 |
1994 | 《熔窯內玻璃液流動與傳熱的數值模擬及模型實驗》 | 趙國昌 | 博士 |
1994 | 《小尺寸傳熱和快速瞬態導熱研究》 | 何東明 | 碩士 |
1994 | 《熱過程對分離流動及回流流動的影響》 | 李德玉 | 碩士 |
1994 | 《提拉法晶體生長過程傳熱與傳質的數值分析》 | 耿旭 | 碩士 |
1992 | 《切向燃燒鍋爐爐內結渣過程和防治技術的試驗研究》 | 鄧元凱 | 博士 |
1992 | 《旋轉圓筒內熱驅動流》 | 張朝民 | 博士 |
1992 | 《矽鋼片降低鐵損的雷射加工研究》 | 李勁東 | 博士 |
1990 | 《窄通道內自然對流沸騰傳熱》 | 夏春林 | 博士 |
1990 | 《小尺寸物體自然對流換熱》 | 劉志宏 | 博士 |
1988 | 《雷射散斑照相及其在傳熱學研究中的套用》 | 宋耀祖 | 博士 |
1988 | 《平板豎通道自然對流》 | 桂業偉 | 博士 |
1987 | 《平板非等溫氣溶膠邊界原流動中的熱泳和熱繞流問題》 | 笪越生 | 碩士 |
1985 | 《流動系統中的熱阻力》 | 布衛紅 | 碩士 |
榮譽表彰
| 時間 | 獎項名稱 |
|---|---|
2005年 | ASME（美國機械工程師學會）微尺度傳熱終身成就獎 |
2017年3月29日 | 亞洲熱科學與工程聯合會亞洲熱科學傑出成就獎 |
社會任職
1986年，開始擔任國際刊物《實驗熱流體科學》的編委。
1989年，擔任中國力學學會理事和電漿專業委員會副主任。
1993年，擔任國際傳熱傳質中心執行委員。
1997年，開始擔任國際刊物《微尺度熱物理工程》編委會委員，同年擔任中文刊物《中國工程熱物理學報》的副主編。1997年，擔任中國工程熱物理學會副理事長，傳熱傳質分科學會主任。
1998年，開始擔任國際刊物《國際多相流雜誌》編委會委員。
2000年，擔任國際傳熱大會常務理事和中國首席代表。
2002年，開始擔任國際刊物《日本機械工程師協會國際刊物》編委會委員。
2004年，開始擔任國際刊物《強化傳熱雜誌》的編委。
人物評價
過增元在熱科學與工程領域的成就包括在熱流體學、場協同理論、微納傳熱機理、熱質理論和火積理論的原創性學術貢獻，闡明了諸多熱系統的物理機理並提供了最佳化熱設計的有效方法。過增元為清華大學工程熱物理學科發展和對中國工程熱物理學科建設作出的重要貢獻。（清華大學評）
人物影響
2016年，清華大學在過增元80壽誕之際成立獎學勵學基金及管理委員會，過增元院士獎學勵學基金主要用於獎勵清華大學能源動力及工程熱物理領域學習成績和綜合素質優異的本科生和研究生，還設立“過增元熱學研究創新獎”以獎勵從事能源動力及工程熱物理領域研究國內優秀青年學者，設立“中國工程熱物理學會傳熱傳質分會過增元優秀論文獎”以獎勵國內傳熱傳質學術會議的優秀創新性研究工作。
