1 气体射流、喷雾强化换热基础与应用研究

        针对金属材料热处理冷却均匀性问题，采用实验与数值模拟相结合的方式，应用传热反问题的研究方法，获得气体射流冲击换热和喷雾沸腾换热条件下换热系数和热流密度的时空变化规律，为冷却装置性能预测、结构优化提供理论支撑，解决金属材料热处理、关键材料热防护等领域的冷却强度和冷却均匀性的调控问题。

2 工业热过程多物理场数字孪生与工艺优化

        基于传热传质、流体力学、结构力学、微观组织演变、化学反应动力学等理论方法，针对材料热加工过程、热处理过程中的传热、传质、流动、应力应变、材料组织和性能演变的多物理场耦合问题，开发多场耦合仿真模型和优化算法，形成工艺改进、材料性能提升、节能降耗为一体的优化解决方案。

3 凝固过程的介观动力学特征与宏观缺陷预测

        针对高强轻合金铸造成形工艺，开发宏观铸造模型、介观尺度凝固动力学模型，耦合传热、传质、流动、相变、应力应变等多物理场，实现铸造高强轻合金构件微观组织、收缩孔隙、裂纹缺陷的耦合预测，为高强轻合金的高效铸造工艺研发提供理论支撑。