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Education

标题博士

起讫时间2006.01-2011.12

所学专业机械工程

学习机构美国威斯康辛大学

学历研究生



标题硕士

起讫时间2003.09-2005.12

所学专业机械工程

学习机构美国威斯康辛大学

学历研究生



标题学士

起讫时间1990.09-1994.07

所学专业热能工程

学习机构哈尔滨工业大学

学历本科



Experience

标题副教授

起讫时间2015-现在

工作地点,工作单位能源科学与工程学院



标题博士后

起讫时间2012-2014

工作地点,工作单位美国宾州州立大学，航空航天工程系



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每年1至2名硕士研究生，欢迎有志于气体流动及化学反应过程的建模及仿真的同学报考：

对计算机编程感兴趣，并掌握基本的程序语言，如C/C++，Fortran，Python等；

对Linux系统感兴趣并有一定基础；

One to two persons each year persuing postgrad. for master degree are being encouraged to join us.

If you are interested in the modeling and simulation of gas/fluid flow and its chemical reaction process, please feel free to contact with me.

In addition, it will be a big plus if you have a passion for coding and have mastered the basic operation commands of LINUX and some programming languages, such as C/C++, Fortran, Python et.al..


科研项目

项目名称电磁场诱导的多尺度等离子体耦合点火强化机制

项目来源国家自然科学基金面上项目

开始时间2019.01

结束时间2022.12

项目经费58万

担任角色 负责

项目类别 纵向项目

项目状态 进行中



项目名称超低挥发分碳基燃料和煤掺混协同燃烧技术

项目来源国家重点研发计划

担任角色参与

项目类别纵向项目

项目状态进行中



项目名称富氧燃烧高效低成本运行关键技术与示范

项目来源国家重点研发计划

担任角色参与

项目类别纵向项目

项目状态进行中



研究领域
燃烧及化学反应流的数值模拟；低温等离子体放电及化学方应过程模拟；等离子体的多尺度模拟及并行计算

研究方向：燃烧及有化学反应流动的实验研究与数值模拟

固体及气体燃料燃烧稳定性的实验研究

实验研究固体燃料在不同的酸洗脱灰方式下的化学结构所产生的变化以及对于不同温度下煤的燃烧反应特性产生的影响，为煤的清洁高效利用提供理论及技术支撑；实验研究气体燃料中的合成气在氧-水条件下气氛下同轴射流火焰的稳定特性，通过与其他氧化气氛对比，分析H2O和H2含量对燃烧体系的影响，研究火焰结构与稳定性之间的关系，探讨压力对稳定极限的影响。该项工作为煤的清洁高效利用提供技术支持。该项研究工作受到广泛关注，已发表论文2篇，并培养研究生3名。

气体燃料燃烧特性的数值模拟

燃烧及有化学反应流动的数值模拟涉及流体的控制方程与化学反应动力学方程的耦合。在有化学反应的流动方面，对微纳结构的直流电晕放电和臭氧产物的进行多尺度模拟，该工作建立了一维的粒子-流体混合模型，及化学反应模型，用于模拟以微纳结构电极的电晕放电。正放电的结果定量地与实验结果吻合较好，负放电的结果定性地与实验相符，其结果揭示出支持纳米结构放电过程的机理不同于从微结构和宏观结构的放电机理。该项研究工作受到广泛关注，已发表论文3篇，并培养研究生3名。

研究方向：等离子体跨尺度模拟及胶体推进器（Colloid thruster）电离化液体及其外部羽流流动的数值模拟研究

纳米结构的直流放电跨尺度模拟技术研究及在新型纳米材料制备中的应用研究



研究发现从纳米结构直流放电产生的等离子体具有许多常规尺度等离子体所不具备的特殊性能。然而由于纳米结构的存在，放电结构的特征尺寸跨越从纳米到毫米的数量级，单一的数学模型已不能胜任对其进行精确模拟的需要。本项目对纳米结构放电过程的数值模拟该项目建立了一维跨尺度的粒子-流体混合模型，用于模拟以碳纳米管为电极的电晕放电。正放电的结果定量地与实验结果吻合较好，负放电的结果定性地与实验相符，其结果揭示出支持纳米结构放电过程的机理不同于从微结构和宏观结构的放电机理。该研究工作受到广泛关注。在该研究方向发表SCI检索论文2篇（IF和4.6，他引合计53次）、EI检索论文4篇。



二维石墨烯材料因其优异的特性将在下一代纳米电子器件中发挥重要的作用，而透明电极是目前短期内最有可能实现产品化的研究方向。本研究提出一种利用直流放电等离子体在碳纳米表面生长石墨烯的技术。首先在石英玻璃表面覆盖一层碳纳米管薄膜；然后，采用等离子体技术直接在碳纳米管表面生长石墨烯（无须催化剂、转移等工艺）。与普通的碳管/石墨烯混合不同，这种通过化学键接的碳纳米管/石墨烯薄膜，大大降低了碳纳米管之间的接触电阻，比单纯的碳管透明电极导电率提高了几倍。此成果为替代氧化铟锡（ITO）电极开辟了一条新途径，也为石墨烯的光电器件应用提供了一种有实际意义的技术。这种在碳纳米管表面生长石墨烯的技术受到国际同行的高度评价。在该研究方向发表SCI检索论文4篇（IF和18.7，他引合计62次）、EI论文6篇。

胶体推进器（Colloid thruster）电离化液体及其外部羽流流动的数值模拟研究



该项目提出并行PIC（Particle-in-cell）结合分子动力学计算的思路，实现了胶体推进器内的电子喷雾的形成、发展及形态的全数值模拟。研究成果揭示了电子喷雾与电场之间的耦合作用及电极间隙与加速环内径比对电子喷雾的影响。该研究为美国空军和国防部规划的下一代电推进器提供了理论支撑。



本项目提出基于DSMC（Direct Simulation Monte Carlo）和PIC方法，应用高性能计算技术对推进器外部羽流的流场进行数值模拟研究，研究成果证实了粒子碰撞对羽流速度场的剧烈影响，以及单只推进器与推进器阵列（Thruster array）对离子密度分布的不同作用。



在此方向上指导博士生、硕士生各两名，完成研究报告2份、发表SCI检索论文1篇（IF2.313）、EI检索论文6篇。


代表性论文
[1]Pengxiang Wang, Yijun Zhao, Yilun Chen, Libin Bao, Shen Meng, Shaozeng Sun, Study on the lower flammability limit of H2/CO in O2/H2O environment. International Journal of Hydrogen Energy, 42(16): p. 11926-11936, 2017.(2017 IF 3.582)

[2] Pengxiang Wang and Junhong Chen, Numerical Modeling of Ozone Production in a Wire-cylinder Corona Discharge and Comparison with a Wire-plate corona Discharge, Journal of Physics-D: Applied Physics, 42(3):035202, 2009 (2017 IF 2.588, Cited 12 times)

[3]Pengxiang Wang, Fa-gung Fan, Francisco Zirilli, and Junhong Chen, A hybrid model to predict electron and ion distributions in entire inter-electrode spacing of a negative corona discharge, IEEE Transactions on Plasma Science, 40(2):421-428, 2012 (2017 IF 1.052, Cited 5 times)

[4]Pengxiang Wang, Yijun Zhao, Jiaqi Liu, Yilun Chen, Shun Meng,Shaozeng Sun, Study on the lower flammability limit of H2/CO in O2/H2O at elevated pressure, in 2017 International Conference on Coal Science & Technology and 2017 Australia-China Symposium on Energy, Beijing, China. 2017

[5]Pengxiang Wang, Yijun Zhao, Shaozeng Sun, Process Simulation & Energy Analysis of Oxy-coal Combustion Steam Systems (OCCSS) Near-zero Emissions Based on Coal Gasification，2016 ASME International Mechanical Engineering Congress & Exposition， November 11-17, 2016, Phoenix, Arizona, USA, 2016

[6]Pengxiang Wang, Arnaud Borner, Zheng Li, Deborah A. Levin，Simulations of Electrospray in a Colloid Thruster with a High Resolution Three-dimensional Particle-in-Cell Model，44th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference, San Diego, CA, 2013

[7]Pengxiang Wang, Arnaud Borner, Zheng Li, and Deborah A. Levin, An advanced particle-in-cell approach for electrospray simulation in a colloid thruster using molecular dynamics simulation results. 43rd AIAA Thermophysics Conference, New Orleans, LA, 2012

[8] Burak Korkut, Pengxiang Wang, Zheng Li, Deborah A. Levin，Three Dimensional Simulation of Ion Thruster Plumes with AMR and Parallelization Strategies， 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, San Jose, CA, 2013

[9] Arnaud Borner, Pengxiang Wang, Zheng Li, Deborah A. Levin，Numerical Simulation of Colloid Thrusters and Taylor Cone-Jets，49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, San Jose, CA, 2013

[10]Kehan Yu, Pengxiang Wang, Ganhua Lu, Ke-hung Chen, and Junhong Chen, Patterning vertically oriented graphene sheets for nanodevice applications, Journal of Physical Chemistry Letters, 2(6): 537-542, 2011(2017 IF 9.353 Cited 69 times)

[11] Zheng Bo, Wei Ma, Pengxiang Wang, Erka Wu, Weicheng Yang, Kehan Yu, Xiaopeng Zhang,Jianhua Yan, and Kefa Cen, Multi-pin dc glow discharge PECVD for uniform growth of vertically oriented graphene at atmospheric pressure, Physica Status Solidi-b, 2014(251), No. 1, 155–161 (2017 IF 1.674, Cited 3 times)

[12] Z. Bo, GH Lu, Pengxiang Wang, JH chen, Dimensional Analysis of Detrimental Ozone Generation by Negative Wire-to-Plate Corona Discharge in Both Dry and Humid Air, Ozone-Science & Engineering, 35(6):31-37, 2013 (2017 IF 0.892, Cited 6 times)

[13]Z. Bo, KH Yu, GH Lu, Pengxiang Wang, S. Mao, and JH Chen, Understanding growth of carbon nanowalls at atmospheric pressure using normal glow discharge plasma-enhanced chemical vapor deposition, Carbon, 49(6):1849-1858, 2011 (2017 IF 6.337, Cited 61 times)

[14] G. H. Lu, L. Y. Zhu, Pengxiang Wang, J. H. Chen, D. A. Dikin, R. S. Ruoff, Y. Yu, and Z. F. Ren, Electrostatic Force Directed Assembly of Ag Nanocrystals onto Vertically Aligned Carbon Nanotubes, Journal of Physical Chemistry-C,111(48): 17919-17922, 2007 (2017 IF 4.536, Cited 30 times)

[15]Junhong Chen, Pengxiang Wang, Effect of relative humidity on electron distribution and ozone production by DC coronas in air, IEEE Transactions on Plasma Science, 33(2):808-812 Part 2, 2005 (2017 IF 1.052, Cited 49 times)

[16]Junhong Chen, Pengxiang Wang, William C. Conant, 3-D Modeling On the Performance of an Airborne Counterflow Virtual Impactor, the 24th Annual AAAR Conference, October, Austin Texas, 2005


讲授课程
核反应堆物理分析（秋季）；


招生信息
每年1至2名硕士研究生，欢迎有志于气体流动及化学反应过程的建模及仿真的同学报考：

对计算机编程感兴趣，并掌握基本的程序语言，如C/C++，Fortran，Python等；

对Linux系统感兴趣并有一定基础；


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新闻标题Visiting University of Johannesburg, SA

发表时间2018-11-01

Dr. Wang visited University of Johannesburg, S.A. as a visiting scholar from Aug. 13 to Sep. 31.

于2018年8月13日至2018年9月31日在南非约翰内斯堡大学，机械工程科学系进行短期交流访问。