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动力工程多相流国家重点实验室依托西安交通大学，于1990年2月经国家计委批准开始建设，1992年12月建成并通过国家验收，1993年正式对外开放。第一届、第二届、第三届实验室主任分别由中国科学院院士、我国多相流热物理学科的奠基人陈学俊教授，国家级有突出贡献的专家陈听宽教授和国家杰出青年基金获得者、首批教育部“长江学者奖励计划”特聘教授、首批“国家万人计划”第一批科技创新领军人才郭烈锦教授担任；第一届、第二届、第三届学术委员会主任分别由科学院院士陈学俊，两院院士赵仁恺和科学院院士徐建中担任。现任实验室主任由郭烈锦教授担任、学术委员会主任由工程院院士岳光溪担任。
本实验室是我国多相流领域唯一的国家重点实验室。实验室共经历四次国家级评估，连续三次被评为优秀国家重点实验室。1997年3月实验室接受科技部、国家自然科学基金委员会组织的材料与工程科学领域的第一次国家评估，被评为工程热物理与能源利用学科领域内的第一名。2003年3月实验室再次接受科技部、国家自然科学基金委员会组织的材料与工程科学领域的国家评估，被评为评为工程热物理与能源利用学科领域内的第一名，同时得分名列全部工程类实验室中的第一名，被评为优秀。2004年被科技部授予优秀国家重点实验室称号，授予“国家重点实验室计划先进集体”并获金牛奖。2008年工程与材料领域国家和部门重点实验室评估,动力工程多相流国家重点实验室再度评为优秀类实验室。2013年3月实验室第四次接受科技部、国家自然科学基金委员会组织的材料与工程领域国家重点实验室评估，又一次被评为优秀国家重点实验室。
本实验室的研究领域属于能源动力、能源化工与能源环境。实验室以动力工程及工程热物理一级学科为依托，以西安交通大学首批国家级重点学科热能工程国家重点学科为核心支撑，吸收相关学院中从事动力工程、石油工程与环境、化工过程中多相流与传热传质、多相流与清洁燃烧理论与技术、低温制冷两相流与传热强化、相变传热及其强化、数值流体力学与传热学、多相多组分工质及燃料热物性测量与计算等方面研究的优秀教师，有机结合，组建成有关能源动力、能源化工、能源环境领域内的国家级基础与应用基础研究基地，为国内从事动力工程与工程热物理及相关学科的研究提供了良好的支撑条件，已经成为国家科技创新体系的重要组成部分，是我国开展多相流领域基础和应用基础研究、聚集和培养优秀科学家、开展高层次学术交流的重要基地。
实验室以解决国民经济建设和行业发展所面临的重大科学问题和关键技术作为主攻目标，与能源、动力、化工等领域的相关企业开展了卓有成效的广泛的科研合作，在推动国家科技发展和国防建设中发挥了积极的作用，获得了显著的经济效益和社会效益。
实验室总体定位：从事能源动力、能源化工、能源环境、建筑节能、能源材料及装备设计与服役性能、能源经济管理及安全与发展战略等领域的基础、应用基础以及关键技术的研究；从事常规能源、可再生能源及新能源高效洁净开发转化利用及系统安全经济运行中的理论、技术与能源战略及管理等方面的创新研究。特别注重有关能源动力工程、石油工程、化学工程和环境工程中的多相流热物理热化学、多相流热物理与光化学及光电化学、多相流生物物理及化学的基础与应用基础理论及规律的研究，并拓展到过程与系统的高度集成创新研究，争取通过数个阶段的建设，建成一个具有多功能综合性开放式的能源科学基础理论与能源工业核心及关键技术、高新技术研究与创新的国家级研究基地。
实验室总体目标：通过数个阶段的努力，整合本实验室及周边地区能源领域相关国家重点实验室、省部重点及开放实验室、国家工程研究中心及其他重要科研机构，构筑独具重要特色和国际影响的研究平台与优势群体，吸引国际一流学者来室开展世界能源科学前沿和中国特别是西部特色的研究工作，使之建设成为我国乃至世界能源科学与工程领域的重要研究基地、高水平一流人才培养和聚集的场所以及与世界一流能源研究机构接轨与对话的窗口，建成国际一流的国家重点实验室，形成一支年龄结构合理高素质的优秀研究队伍，以国际多相流科学发展的前沿为导向，结合我国国民经济发展和社会进步的需求，着重解决本领域中的重大科学问题和关键问题，为我国多相流及相关技术的应用不断提供创新性成果与技术储备。
围绕上述总体目标，实验室的研究工作突出“基础性、综合交叉性、国家重大需求和国际学术前沿性” 特色，探索能源学科重大基础理论问题，侧重能源学科与其它学科综合交叉创新与集成创新，瞄准国际前沿课题进行系统深入的战略性和前瞻性研究。围绕多相流及其热、质传输和物理、化学、生物反应等的基础理论和规律这一核心，开展能源、动力、石油、化工及环境等重要工业领域中的各种多相流动、传热、传质、相变、燃烧、化学反应和（或）生化反应等过程的基本理论与规律的研究，以及航海航天、大型集成电路和微电子系统等高热负荷下能源环境系统控制与自然环境演变和保护过程中的多相流及其能量传输原理与规律的研究。
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