30 多年来长期坚持开展热辐射分析及燃烧监控方向研究工作。先后主持完成科研项目30 余项,  其中包括国家自然科学基金杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目、青年基金项目、面上项目、863  计划先进能源技术领域专题课题、省部级项目,  以及电力、石化、钢铁行业一系列应用研究项目。主持完成其他多项横向科研项目。目前主持国家自然科学基金重大科研仪器研制项目（自由申请）：“燃烧火焰自由基、颗粒物、主要气态产物光谱/  成像检测系统”（批准号：51827808）, 2019.1-2023. 12；国家重点研发计划项目课题：新型煤气化与净化关键设备研发及污染物生成规律研究, 2017-2021 。提出并发展辐射传热问题分析的 DRESOR  法,  建立并数值验证了稳态/瞬态、均匀/梯度折射率条件下高方向分辨率、高数值求解精度辐射强度分析方法,  否定了科学界对路面“海市蜃楼”现象的传统解释。提出了燃烧化学反应放热的辐射传输机制,  并开展了 W  型火焰锅炉燃烧过程分析、检测和燃烧技术改造工业试验研究。提出了高温燃烧对象三维辐射源项重建的正则化方法,  发明了基于辐射图像处理的炉内燃烧三维温度场可视化检测方法和技术,  发展了火焰温度、黑度、辐射特性、炉内速度场的检测和重建的方法和技术,  提出基于辐射能信号的锅炉燃烧优化控制策略,  发明了大偏移量横向剪切干涉诊断方法和技术,  对湍流火焰结构诊断具有良好的应用前景。

2019 年以来,  为了理解湍流的机理,  开始研究 Navier-Stokes（N-S）方程对粘性耗散的处理。提出了粘性流体运动剪切矢量的科学定义及其理论表达式,  在此基础上进一步提出了粘性能量通量矢量,  并由粘性能量通量矢量的散度推导出了一般可压缩粘性流体流动的新动量方程和热力学能量方程,  与传统的 N-S 方程不同。新方程表明,  在没有垂直于流动方向的速度梯度的一维可压缩流中,  不存在粘性力和粘性能量损失。研究论文已在国际期刊 Thermal Science 在线发表（https://thermalscience.vinca.rs/authors/13160）。近一年来,  指导博士生对圆管内毛细液柱展开实验研究,  已精确测定毛细液柱弯液面为单一曲率半径的球面形状,  借鉴结构力学中的球壳受力分析结果,  提出了一种新的毛细液柱受力模型,  正在撰写研究论文。这个方向的研究有望建立与传统 N-S 方程不同的新的粘性流体运动分析的系统理论,  将有助于突破湍流研究的世纪难题。

学术论文

[1]   Shiming Xu, Zhiqian He, Xianyong Peng, Zhi Wang, Yuhan Wang, Youxiang Zhang, Guangmin Yang, Mingcheng Zhang, Jinsha Luo, Yunxi Guo, Huan Liu, Meixi Zhao, Junqin Yan, Fan Geng, Huaichun Zhou. MI-VMD-BSCNet: A lightweight spatiotemporal modeling framework for tube temperature prediction in coal-fired boiler water-walls, Energy and AI, 2025: 100656.

[2] Kuangyu Li, Weijie Yan, Xianliang Huang, Lingbo Yu, Huaichun Zhou. In-situ measurement of combustion characteristics and potassium release concentration during torrefied biomass burning based on spontaneous emission spectroscopy[J]. Fuel, 2022, 328: 125249.

[3]  Mengting Si, Qiang Cheng, Lin Yuan, Zixue Luo, Weijie Yan, Huaichun Zhou. Study on the combustion behavior and soot formation of single coal particle using hyperspectral imaging technique, Combustion and Flame, 2021, 233: 111568.

[4]    李框宇, 高鹏, 杜峰, 胡智超, 邢小玉, 弓慧芳, 闫伟杰, 周怀春. 基于火焰图像分析的1000MW电站锅炉炉膛温度及发射率同时测量研究.能源研究与利用, 2021, (05): 2-7.

[5]    王安振, 司梦婷, 袁林, 李蜜, 闫伟杰, 罗自学, 程强, 周怀春. 单颗粒煤挥发分火焰碳烟演化实验研究[J]. 煤炭转化, 2021, 44(03):1-10.

[6] Kuangyu Li, Weijie Yan, Lingbo Yu, Xianliang Huang, Yumin Chen, Huaichun Zhou, Shu Zheng, Chun Lou, Simultaneous determination of Na concentration and temperature during Zhundong coal combustion using the radiation spectrum. Energy & Fuels, 2021, 35(4): 3348-3359.

[7]  Huawei Liu, Huaichun Zhou, Chao Xu. A decomposition method for the simultaneous reconstruction of temperature and soot volume fraction distributions in axisymmetric flames. Measurement Science and Technology, 2020, 31(11): 115202.

[8]   Yanqin Li, Yanwen Wang, Xuefeng Guan, Huaichun Zhou, Xinling Ma. A wavelet model on reconstructing complex aerodynamic field in furnace with acoustic tomography. Measurement, 2020, 157: 107669.

[9]   Dandan Wang, Qiang Cheng, Xusheng Zhuo, Huaichun Zhou. Effects of surface emissivity and medium scattering albedo on the computational accuracy of radiative heat transfer by MCM. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 2020, 240: 106712.

[10] Shu Zheng, Li Ni, Huawei Liu, Huaichun Zhou. Measurement of the distribution of temperature and emissivity of a candle flame using hyperspectral imaging technique. Optik, 2019, 183: 222-231.

[11]  Dandan Wang, Huaichun Zhou Quantitative evaluation of the computational accuracy for the Monte Carlo calculation of radiative 

         heat transfer. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 2019, 226: 100-114.

专利

[1]    一种毛细管中液体弯月面轮廓的高精度检测方法，周怀春，郭晗，李框宇，杨莹莹，余波. 专利号：ZL202411516081.0

[2]   同轴层流扩散火焰温度和碳烟浓度三维分布的重建方法，李框宇，郭晗，周怀春，专利号：ZL202410002216.5

[3]   一种基于手机摄像头的高温测量装置和方法，闫伟杰，孙健超，周怀春，李框宇，专利号：ZL 202210241906.7

[4]     一种高温单颗粒煤焦热辐射波段的光谱发射率分布模型的建立方法, 闫伟杰，邢小玉，李框宇，弓慧芳，胡智超，周怀春, 专利号：ZL202110639203.5

[5]    一种燃气锅炉燃烧优化控制方法, 国家发明专利, 余波，彭献永，闫伟杰，周怀春，专利号：ZL 202111187949.3

[6]   一种燃气锅炉燃烧优化供风系统控制方法, 国家发明专利, 余波，彭献永，闫伟杰，周怀春, 专利号：ZL202111186588 .0

[7]    一种利用烟气含氧量信号调节锅炉入炉燃料量的控制方法, 国家发明专利, 沈赫男王承亮，牛树森，周怀春，孙铭泽，周远科，专利号：ZL202010594628.4

[8]    一种基于彩色火焰图像处理的锅炉炉内三维温度场分布检测方法,国家发明专利,  周怀春，潘俨，刘海东，王志，专利号：ZL202010603615.9

[9]   一种锅炉汽轮发电机组运行参数及相对发电煤耗率预测方法，国家发明专利，周怀春王志，米列东，专利号：ZL202010603073.5

[10]  一种燃煤锅炉不同层燃烧器之间燃料量分配的优化方法，国家发明专利，周怀春王志，米列东，专利号：ZL202010603074.X

[11]   一种锅炉随气温变化的优化控制方法，国家发明专利，周怀春，王志，米列东，专利号：ZL202010603065.0

[12]   一种基于横向剪切干涉信号测量体温的方法，国家发明专利，柳华蔚周怀春徐超,  专利号：ZL202010805349.8

[13]  一种适用于煤粉锅炉的风量控制方法，国家发明专利，刘珠伟，李敏，史汝超，宋祥磊，周怀春，专利号：ZL202011607172.7

专著

[1]     程强, 黄志锋, 周怀春, 精确高效求解辐射传递方程的DRESOR 法, 北京：科学出版社, 2019年6月. ISBN: 978-7-03-061266-3.

[2]    Zhou  H  C,  4.3  Applications:  High  Temperature,  in:  Volume  I:  Measurement  and  Safety, Instrumentation and Automation Engineers ’ Handbook, Fifth Edition, CRC Press, Taylor & Francis Group, 2017.

[3]      [美]Zhuomin M. Zhang(张卓敏) 、程强、王志超、张险、周怀春译, 微纳尺度传热,  北京: 清华大学出版社, 2016

[4]      [美]Gang Chen著, 周怀春等译,  纳米尺度能量传输和转换:  对电子、分子、声子和光子的统一处理, 北京：清华大学出版社, 2014.

[5]    刘伟, 周怀春, 杨昆, 娄春. 辐射介质传热（普通高等教育“十一五”国家级规划教材、2011年度国家精品教材）. 北京：中国电力出版社, 2009.

科研项目

[1]   国家自然科学基金委重大科研仪器研制项目，燃烧火焰自由基、颗粒物、主要气态产物光谱/成像检测系统，课题经费：299万元，起讫时间：201901-202312.

[2]   国家科技部国家重点研发计划项目课题，新型煤气化与净化关键设备研发及污染物生成规律研究，课题经费：542万元，起讫时间：201707-202106.

课程讲授

[1]    西华大学研究生课程《工程流体力学与空气动力学理论及其应用》,  学时数：16/96

[2]    中国矿业大学本科生课程《热工过程控制》, 学时数：32

[3]    中国矿业大学研究生课程《现代热物理测试技术》, 学时数：32

[4]   中国矿业大学研究生课程《介质辐射传热》, 学时数：32

[5]    中国矿业大学能源与动力工程专业导论, 学时数：2/8

[6]    中国矿业大学“双碳”系列讲座, 学时数：2/16

[7]    中国矿业大学研究生课程《动力工程及工程热物理前沿讲座（硕博贯通）》,  学时数：4/32

[8]   中国矿业大学研究生课程《能源动力（动力工程II）领域专题讲座》,  学时数：4/32

[9]    中国矿业大学本科生课程《学科前沿讲座》, 学时数：4/16

[10]   东北电力大学研究生课程《热物理近代测试技术》, 学时数：32

[11]    东北电力大学研究生课程《炉内传热过程分析》, 学时数：32

[12]    清华大学学堂在线MOOC《介质辐射传热》, 学时数：32

[13]    华中科技大学、清华大学研究生课程《辐射介质传热理论与应用》, 学时数：32

[14]    华中科技大学本科生课程《能源与节能技术》, 学时数：40

[15]    华中科技大学研究生课程《燃烧监测与控制》, 学时数：32

教改项目

[1]   中国矿业大学本科生课程《热工过程控制》, 2023 年江苏省一流课程,  参评 2024 年国家一流课程,  课程负责人, 2024

[2]   《辐射介质传热》（中国电力出版社）,  普通高等教育精品教材（排名第二）, 2011

[3]    指导学生获第二届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛（博奇环保杯）二等奖, 2009

[4]   指导博士生娄春获湖北省优秀博士学位论文奖（博士论文题目：煤粉炉内三维温度场及颗粒辐射特性重建）, 2007

[5]   指导硕士生刘国军获湖北省优秀硕士学位论文奖（硕士论文题目：锅炉煤粉加热升温机理的数值模拟研究）, 2006

[6]   《辐射介质传热》（中国电力出版社）,  普通高等教育“十一五”国家级规划教材（排名第二）, 2006

[7]    《现代热物理测试技术》（清华大学出版社）,  全国工程硕士专业学位教育指导委员会推荐教材（排名第二）, 2005

[8]   指导硕士生娄春获湖北省优秀硕士学位论文奖（博士论文题目：炉膛断面温度场可视化研究）, 2003

[9]   指导博士生韩曙东获湖北省优秀博士学位论文奖（博士论文题目：大型燃煤锅炉炉膛温度场重建逆问题研究）, 2002

[10]   充分发挥研究生的主体作用,  创建高素质人才培养新模式, 2000 年度华中科技大学教学成果一等奖（排名第三）, 2000；湖北省高等学校省级教学成果一等奖（排名第三）, 2001

[11]  指导博士生盛锋获湖北省优秀博士学位论文奖（博士论文题目：基于辐射成像逆问题求解的温度场重建方法研究）, 2000

[12]   研究生学术交流年会制度的探索与实践,  华中科技大学教学成果三等奖（排名第一）, 2000

教学和人才培养获奖

[1]      中国矿业大学本科生课程《热工过程控制》, 2023 年江苏省一流课程,  参评 2024 年国家一流课程,  课程负责人, 2024

[2]     《辐射介质传热》（中国电力出版社）,  普通高等教育精品教材（排名第二）, 2011

[3]    指导学生获第二届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛（博奇环保杯）二等奖, 2009

[4]     指导博士生娄春获湖北省优秀博士学位论文奖（博士论文题目：煤粉炉内三维温度场及颗粒辐射特性重建）, 2007

[5]       指导硕士生刘国军获湖北省优秀硕士学位论文奖（硕士论文题目：锅炉煤粉加热升温机理的数值模拟研究）, 2006

[6]     《辐射介质传热》（中国电力出版社）,  普通高等教育“十一五”国家级规划教材（排名第二）, 2006

[7]       《现代热物理测试技术》（清华大学出版社）,  全国工程硕士专业学位教育指导委员会推荐教材（排名第二）, 2005

[8]      指导硕士生娄春获湖北省优秀硕士学位论文奖（博士论文题目：炉膛断面温度场可视化研究）, 2003

[9]     指导博士生韩曙东获湖北省优秀博士学位论文奖（博士论文题目：大型燃煤锅炉炉膛温度场重建逆问题研究）, 2002

[10]   充分发挥研究生的主体作用,  创建高素质人才培养新模式, 2000 年度华中科技大学教学成果一等奖（排名第三）, 2000；湖北省高等学校省级教学成果一等奖（排名第三）, 2001

[11]   指导博士生盛锋获湖北省优秀博士学位论文奖（博士论文题目：基于辐射成像逆问题求解的温度场重建方法研究）, 2000

[12]   研究生学术交流年会制度的探索与实践,  华中科技大学教学成果三等奖（排名第一）, 2000

所获荣誉

[1]    2024 年爱思唯尔全球2%顶尖科学家

[2]     2020 年入选中国矿业大学高层次人才引进计划

[3]      2019 年入选吉林省特色高水平学科专业首席负责人

[4]      2019 年入选吉林省第七批拔尖创新人才（第二层次）

[5]      2011 年度入选清华大学“百名人才引进计划”

[6]      2010 年获华中科技大学首届研究生导师“师表奖”“师德风范奖”

[7]      2010 年获国家杰出青年科学基金

[8]     2009 年获PARS Electric MFG. CO. Special Prize for the Best Invention, 37th International Exhibition of Inventions, New Techniques and Products of Geneva, Switzerland

[9]     2007-2008 年度华中科技大学优秀共产党员

[10]  2008 年享受湖北省政府专项津贴

[11]   2008 年获聘华中科技大学二级教授

[12]   2007 年度湖北省第三届科技创业企业家

[13]   2004 年获湖北省优秀研究生指导教师

[14]   2002 年获湖北省优秀博士后

[15]   2002 年湖北省“新世纪高层次人才工程”入选人员

[16]   2001- 2003 年获聘华中科技大学特聘教授

[17]   1999 年教育部首届“高校青年教师奖”

[18]   1997 年获湖北省青年科技奖

[19]    1997 年获华中理工大学青年教师创新奖

[20]   1997 年获华中理工大学“八五”先进科技工作者

科技奖励

[1]       CO₂ 氛围下油/气富氧燃烧碳烟颗粒物辐射检测方法及抑制机理,湖北省自然科学奖三等奖（排名第三）, 2024年3月

[2]      适应煤质波动和负荷变化的闭环燃烧优化控制技术, 2013年度中国电力科学技术奖三等奖（排名第五）

[3]      物体表面光散射分布国家标准量值测量方法研究及多领域创新应用, 2012年度北京市科学技术奖三等奖（排名第五）

[4]     燃煤电站锅炉炉内三维温度场在线监测及燃烧优化控制新技术, 2012年国家能源科技进步二等奖（排名第一）

[5]      燃烧炉中三维温度场实时可视化监测,  第 37 届日内瓦国际发明博览会金奖、特别奖, 2009年4月。

[6]      炉内燃烧三维温度场可视化实时检测及机组优化运行新技术, 2007年湖北省技术发明一等奖（排名第一）

[7]      230t/h 锅炉炉膛燃烧温度场可视化及燃烧优化控制应用研究, 2007年中国煤炭工业科学技术二等奖（排名第三）

[8]      燃用无烟煤锅炉煤种适应性研究, 2007 年广东省科学技术二等奖（排名第五）

[9]       炉内燃烧火焰实时可视化检测技术及其应用, 2006 年教育部高等学校技术发明二等奖（排名第一）

[10]     燃烧三维可视化诊断及机组负荷控制新技术研究, 2006 年广东省科学技术三等奖（排名第四）

[11]    电站锅炉燃烧温度可视化及大机组调峰运行优化, 2004 年湖北省科技进步二等奖（排名第二）

[12]     狭小空间使高浓度煤粉稳定的研究, 2004 年海南省科技进步二等奖（排名第三）

[13]     炉膛火焰图像处理技术及其在 1025t/h 锅炉燃烧优化中的应用研究, 2002 年湖南省科学进步三等奖（排名第二）

[1]    中国能源学会副会长、燃煤智能发电专委会主任委员, 2024年8月

[2]     中国动力工程学会自控专业委员会副主任委员, 2024年5月

[3]     Member of the ICHMT (International Center for Heat and Mass Transfer) Scientific Council, February 9, 2023

[4]      中国高等教育学会工程热物理专业委员会理事, 2022年12月

[5]     江苏省锅炉学会第五届理事会副理事长,  江苏省科学技术协会, 2021年12月

[6]     国际数字地球学会中国国家委员会数字能源专业委员会委员，国际数字地球学会中国国家委员会，2021年8月

[7]     徐州市节能环保及装备产业链“首席专家”, 2021年6月

[8]     中国工程热物理学会燃烧学分会委员会委员, 2021年6月

[9]     中国矿业大学学术委员会委员，2021年3月

[10]   中国仿真技术产业联盟专家委员会委员，2021年3月

[11]   Associate (Lead) Editor/Editorial Board Member of Journal: Heat Transfer Research, Production Team, Begell House, USA, 2020-11

[12]    吉林省光学学会第八届理事会理事, 2019年10月

[13]    中国电力教育协会能源动力学科教学委员会副主任委员, 2019年7月

[14]    东北电力大学学术委员会主任, 2019年3月

[15]     武汉科技大学高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心技术委员会委员（2018-2023）, 2018年5月

[16]     高效清洁火力发电技术湖南省重点实验室学术委员会主任委员, 2016 年 10 月

[17]     长沙理工大学客座教授, 2015

[18]      上海理工大学上海市动力工程多相流动及传热重点实验室学术委员会委员, 2015

[19]      国网湖南省电力公司电力科学研究院“火电机组节能及污染物排放控制湖南省重点实验室”咨询专家, 2015

[20]     华电电力科学研究院国家能源火力发电系统能效检测技术实验平台技术委员会委员, 2015

[21]    《广东电力》编委, 2014

[22]      Member, The Technical Committee on Power Generation within the IEEE Control  Systems Society (CSS), 2013

[23]     Member, Editorial Board, The Open Thermodynamics Journal, 2013

[24]    Member, Editorial Board, Journal of Heat and Mass Transfer, 2013

[25]    Member of International Society of Automation, 2011

[26]    中国工程热物理学会传热传质分会委员, 2011

[27]    Guest Editor, Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering, 2010, 5(3), May-June 2010

[28]     《燃烧科学与技术》编委, 2009

[29]    国家质量监督检验检疫总局特种设备安全技术委员会锅炉分委员会委员, 2009

[30]    中国计量学会第六届理事会理事, 2009

[31]    湖北省安全生产专家组专家, 2008

[32]    湖北省科技发展计划技术领域专家组成员, 2007

[33]    Member of The Combustion Institute, 2006

[34]    中国工程热物理学会燃烧学分会委员, 2006

[35]    全国锅炉压力容器标准化技术委员会锅炉分技术委员, 2005

[36]   湖北省科协第六届全省委员会委员, 2002

[37]    中国计量学会多相流测试专委会委员, 2002

[38]    中国动力工程学会锅炉专委会委员, 1999

[39]    湖北省工程热物理学会常务理事, 1999