湍流结构的生成演化及作用机理重大研究计划2017年度项目指南

湍流结构的生成演化及作用机理重大研究计划以航空、航天、航海、大气环境等领域的国家重大战略需求和湍流相关学科发展为牵引，以建立湍流结构动力学理论体系为核心，通过在数值计算方法、实验测量技术和数据处理及分析方法方面的不断创新，具体针对湍流结构的生成和演化以及在多种条件下的作用机理进行研究。本重大研究计划注重物理机理研究和应用基础研究相结合，提倡概念创新、理论创新、方法创新、技术创新，探索颠覆性的原始创新思想，发展高精度的数值计算方法和精细的实验测量技术，揭示湍流结构的生成、演化和相互作用机理；基于湍流结构的时空演化特性，发展时空精准的湍流模式理论和模型；开展湍流模式理论和模型的综合验证，实现重大工程应用中湍流阻力、热流率和湍流噪声的准确预测和调控。在关键科学问题的研究中获得原始创新结果，为航空、航天、航海等领域重大运载装备的研制及大气环境治理等重要工程领域提供科学理论与方法。

一、科学目标

本重大研究计划以在提出新概念、发展新理论、建立新方法和突破新技术等方面获得原始创新成果为目标，从根本上解决国家重大工程应用中的若干关键湍流基础难题，从而为提升我国自主创新能力，促进相关技术的跨越式发展提供科学理论支撑。在湍流基础研究领域聚集和培养一支国际前沿、具有创新能力的优秀人才队伍，促进湍流研究领域若干个跨学科基础研究平台的形成，推进我国复杂湍流问题基础研究和工程应用研究的发展，形成湍流基础和应用基础研究的中国学派。本计划拟在以下四个方面取得突破：

（一）在新概念方面：提出基于结构的湍流研究新概念，探索颠覆性的原始创新思想。

（二）在新理论方面：提出基于结构基元的湍流理论和基于时空耦合和物理约束等的湍流模型。

（三）在新方法方面：给出基于拉格朗日观点的湍流结构表征方法，以及近壁三维湍流结构时空解析、精确、高效的计算和实验测量方法。

（四）在新技术方面：围绕流动控制及减阻、热防护和降噪技术，提出基于湍流结构的应用设计理念，提高湍流应用软件准确度及实用性。

二、核心科学问题

（一）多种条件下湍流结构的生成动力学：从湍流结构生成的观点研究湍流转捩，突破现有稳定性理论的框架，提出基于湍流结构生成动力学的转捩理论。

（二）湍流结构演化的时空多尺度动力学：从时空耦合的角度研究湍流结构的演化，突破湍流能量级串过程的理论框架，发展基于时空多尺度动力学的湍流理论、计算方法及实验技术。

（三）湍流结构对力热声输运的作用机制和控制原理：从精细描述湍流结构的角度，研究湍流结构对力热声产生和输运的作用机制，突破传统涡粘模式的框架，实现对阻力、热流和流动噪声的准确预测和控制。

三、2017年度重点资助研究方向

本重大研究计划前期主要以“培育项目”和“重点支持项目”的形式予以资助，在要求和资助强度上有所不同。对探索性强、选题新颖的申请将以“培育项目”方式予以资助；对具有原创性、有一定工作积累、有望取得重要突破的申请将以“重点支持项目”的方式予以资助。鼓励力学、数学、物理、大气、海洋、工程热物理和信息等来自不同学科的研究队伍共同参与申请。拟重点资助以下方向：

（一）复杂边界和自由剪切条件下湍流结构生成。

针对刚性或柔性边界、粗糙边界、曲壁面、大变形结构表面等复杂边界条件，开展流动转捩和湍流结构生成的机理研究；研究自由剪切、旋转壁湍流和封闭湍流系统中湍流结构的生成机理；研究马赫数、壁面温度、壁面振动等因素对流动失稳与转捩的影响，探索可压缩性和高温导致的湍流结构生成的机理。

（二）湍流结构演化的时空多尺度相互作用。

开展高雷诺数条件下湍流扩散机理和复杂流动的湍流掺混机理研究；研究具有激波和旋涡分离的可压缩湍流与波涡相互作用中流场结构的演化特性和机理；发展基于湍流结构演化统计规律的湍流模型和模拟方法；发展非定常湍流的高精度RANS/LES混合模型；研究多物理耦合约束的大涡模拟模型；建立基于湍流结构时空演化的统计和模式理论。

（三）湍流结构对力、热、声的作用机制。

发展基于湍流结构的阻力预测和减阻原理与方法；研究分离湍流的预测、产生机理与控制方法；研究推进系统气动热的产生机理，以及湍流结构与气动热的相互作用机制；研究湍流噪声的产生机理、传播和控制机制；研究湍流结构对封闭湍流系统输运的影响机理及其控制方法；研究多相湍流中湍流结构与颗粒的相互作用规律。

（四）湍流高精度的计算方法和高解析度的实验技术。

发展解析湍流结构的高精度计算方法和高效并行算法；发展高精度高时空分辨率的三维湍流场实验测量技术和多场多参数耦合测量技术和方法。

四、项目遴选的基本原则

为确保实现总体目标，本重大研究计划要求：

（一）研究内容必须符合指南要求。

（二）鼓励开展前沿领域探索性研究，优先支持具有原创性的湍流结构生成演化机理和湍流模式／模型的新概念、新理论、新体系、新方法的研究。

（三）鼓励多学科实质性交叉合作研究，注重理论与实验的有机结合。

（四）鼓励和优先支持具有实质性国际合作的研究。

（五）注意与“面向发动机的湍流燃烧基础研究”重大研究计划研究内容的区别。

五、2017年度资助计划

2017年度计划资助直接费用约3000万元，拟资助培育项目14项左右，直接费用平均资助强度约100万元／项，资助期限为3年，申请书中研究期限应填写“2018年1月1日-2020年12月31日”；拟资助重点支持项目4项左右，直接费用平均资助强度约400万元／项，资助期限为4年，申请书中研究期限应填写“2018年1月1日-2021年12月31日”。

六、申报要求及注意事项

（一）申请条件。

本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：

1.具有承担基础研究课题的经历；

2.具有高级专业技术职务（职称）。

在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。

（二）限项规定。

1.具有高级专业技术职务（职称）的人员，申请（包括申请人和主要参与者）和正在承担（包括负责人和主要参与者）以下类型项目总数合计限为3项：面上项目、重点项目、重大项目、重大研究计划项目（不包括集成项目和战略研究项目）、联合基金项目、青年科学基金项目、地区科学基金项目、优秀青年科学基金项目、国家杰出青年科学基金项目、重点国际（地区）合作研究项目、直接费用大于200万元/项的组织间国际（地区）合作研究项目（仅限作为申请人申请和作为负责人承担，作为参与者不限）、国家重大科研仪器研制项目（含承担科学仪器基础研究专款项目和国家重大科研仪器设备研制专项项目）、优秀国家重点实验室研究项目，以及资助期限超过1年的应急管理项目。

优秀青年科学基金项目和国家杰出青年科学基金项目申请时不限项；正式接收申请到国家自然科学基金委员会作出资助与否决定之前，以及获资助后，计入限项。

2.申请人（不含参与者）同年只能申请1项重大研究计划项目。上一年度获得重大研究计划项目资助的项目负责人（不包括集成项目和战略研究项目），本年度不得作为申请人申请重大研究计划项目。

（三）申请注意事项。

1.申请书报送日期为2017年9月14日-9月18日16时。

2.本重大研究计划项目申请书采用在线方式撰写。对申请人具体要求如下：

（1）申请人在填报申请书前，应当认真阅读本项目指南和《2017年度国家自然科学基金项目指南》中申请须知和限项申请规定的相关内容，不符合项目指南和相关要求的申请项目不予受理。

（2）本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，将对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。

（3）申请人登录科学基金网络信息系统https://isisn.nsfc.gov.cn/（没有系统账号的申请人请向依托单位基金管理联系人申请开户），按照撰写提纲及相关要求撰写申请书。

（4）申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“重点支持项目”或“培育项目”，附注说明选择“湍流结构的生成演化及作用机理”，根据申请的具体研究内容选择相应的申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理。

培育项目和重点支持项目的合作研究单位不得超过2个。

（5）申请人应当按照重大研究计划申请书的撰写提纲撰写申请书，应突出有限目标和重点突破，明确对实现本重大研究计划总体目标和解决核心科学问题的贡献。

如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。

（6）申请人应当认真阅读《2017年度国家自然科学基金项目指南》中预算编报须知的内容，严格按照《国家自然科学基金资助项目资金管理办法》《关于国家自然科学基金资助项目资金管理有关问题的补充通知》（财科教〔2016〕19号）以及《国家自然科学基金项目资金预算表编制说明》的要求，认真如实编报《国家自然科学基金项目资金预算表》。

（7）申请人完成申请书撰写后，在线提交电子申请书及附件材料，下载打印最终PDF版本申请书，并保证纸质申请书与电子版内容一致。

（8）申请人应及时向依托单位提交签字后的纸质申请书原件以及其他特别说明要求提交的纸质材料原件等附件。

3.依托单位应对本单位申请人所提交申请材料的真实性、完整性和合规性进行审核；对申请人申报预算的目标相关性、政策相符性和经济合理性进行审核，并在规定时间内将申请材料报送国家自然科学基金委员会。具体要求如下：

（1）应在规定的项目申请截止日期（2017年9月18日16时）前提交本单位电子版申请书及附件材料，并统一报送经单位签字盖章后的纸质申请书原件（一式一份）及要求报送的纸质附件材料。

（2）提交电子版申请书时，应通过信息系统逐项确认。

（3）报送纸质申请材料时，还应包括本单位公函和申请项目清单，材料不完整不予接收。

（4）可将纸质申请材料直接送达或邮寄至国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组。采用邮寄方式的，请在项目申请截止时间前（以发信邮戳日期为准）以快递方式邮寄，以免延误申请，并在信封左下角注明“重大研究计划项目申请材料”。

4.申请书由国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组负责接收，材料接收工作组联系方式如下：

通讯地址：北京市海淀区双清路83号国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组（行政楼101房间）

邮　　编：100085

联系电话：010-62328591

5.本重大研究计划咨询方式：

国家自然科学基金委员会数理科学部力学科学处

联系电话：010-62327179

（四）其他注意事项。

1.为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成，获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。

2.为加强项目的学术交流，促进项目群的形成和多学科交叉与集成，本重大研究计划将每年举办一次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动。