1. 建立森林可燃物热解的“双组分分阶段一级反应模型”。针对森林可燃物热解动力学过程的模拟问题,成功构建了空气和氮气气氛下的 “双组分分阶段一级反应模型”,突破了国际上传统的“全局模拟”观点,解决了“多组分全局反应模型”固有的组分分离和优化计算等难题。研究结果发表在热分析和火灾科学领域重要国际期刊《 Journal of Anal. Appl. Pyrolysis》、 《Fire and Materials》等上面。得到同行的多次引用和验证,其中浙大方梦祥研究小组证明该模型对众多生物质材料均适用;国际学者Punnaruttanakun则发现该模型对其它高聚物的适用性也很好。2. 揭示Freeman-Carroll方法的不稳定性理论根源。大量文献指出,几十年来被广泛应用于森林可燃物热解动力学分析的Freeman-Carroll方法,在确定反应级数方面具有明显的不稳定性,但没有文献分析出其根源。我们根据回归理论和生物质材料热解动力学参数的数量级特征,揭示了Freeman-Carroll方法不稳定性的理论根源,从根本上阐明了这种不稳定性并非如某些文献所说的来源于实验误差,而是来源于方法本身的固有不稳定性。在理论分析基础上,成功发展了一种新的热解动力学分析方法,该方法既继承了Freeman-Carroll方法的优点,又消除了不稳定性。研究结果发表在热分析领域著名期刊《Thermochimia Acta》上。著名学者Dollimore在其为《Analytical Chemistry》所做的综述1999-2000国际热分析领域的重要研究进展的文章( Analytical Chemistry, 2000, Vol. 72,27R-36R)中,对该项成果做了详细引述。3. 发现森林可燃物热解动力学参数补偿效应。森林可燃物热解动力学参数补偿效应的研究对揭示热解过程特征和预测不同条件下的热解动力学参数具有重要意义。我们的研究结果发现了两类“伪补偿效应”,即当试样种类变动时得到的活化能和频率因子值满足动力学补偿效应,而在动力学模型变化时得到的活化能和频率因子值也很好地满足动力学补偿效应。研究结果发表在高聚物重要期刊《Journal of Applied Polymer Science》上面,并受邀参加第7届国际火灾科学大会(美国波士顿)做大会报告,这是火灾科学领域最高级别的国际学术会议,中国仅有2篇论文被本次会议接受宣读。这些结果有助于增进对动力学补偿效应的认识。4. 建立森林可燃物热解的Gaussian双段平滑策略。在森林可燃物热解数据处理中,已有的平滑算法和平滑参数的选择往往都是盲目的,给动力学分析带来较大误差。我们从数学和动力学两方面入手,系统研究了森林可燃物热解数据的平滑度与偏离度表征,分析了微分型动力学分析方法对噪声的敏感度,进而将Gaussian平滑算法引入到森林可燃物热解数据平滑预处理中,探索平滑参数的合理选择方法,建立了森林可燃物热解Gaussian双段平滑策略。研究成果在美国化学会的SCI高影响区(2区)期刊《Industrial & Engineering Chemistry Research》、国际热分析领域重要期刊《Journal of Thermal Analysis and Calorimetry》、以及亚澳火灾科学技术学会会刊《Fire Safety Science》等著名期刊上发表。《Industrial & Engineering Chemistry Research》的审稿人评价该研究结果为“对固体热解实验数据数值分析的重要贡献”5. 发展森林可燃物热解的积分型力学分析方法。在森林可燃物热解动力学分析中,温度积分问题是困扰学术界几十年的难题,因为温度积分 是不可积的。在过去几十年间,许多作者都提出了各种温度积分近似。如何估计这些近似对动力学分析结果造成的误差,是热解数据理论分析所面临的重要课题之一。我们巧妙将一般的积分型动力学分析方法按照其处理温度积分的不同方式分为两类,并对这两类方法获取的动力学参数的误差进行了理论分析,研究结果为热解动力学分析方法的合理选择提供了指导。相关论文发表于《Journal of Thermal Analysis and Calorimetry》、《Polymer Degradation and Stability》等国际期刊上。6. 初步揭示多火点相互作用的影响规律和火旋风诱发规律。在森林火灾中,多火点的相互作用会诱发火旋风等破坏性火现象。对这种多火点相互作用的规律研究还很缺乏。我们与国际森林火灾研究著名学者、日本国立消防与灾害研究所的K. Satoh博士合作,于2004年在火灾科学国家重点实验室完成了自3×3到15×15火方阵的大型多火点相互作用实验研究,发现了火方阵中火旋风的产生频率和强度的某些规律,初步揭示了群发性火灾中的火旋风的产生跟周围环境各个因素的关系。合作建设了目前国际上最大规模的火旋风实验台,并实现了目前最大高度(9m)的火旋风实验。K. Satoh博士以“excellent”评价申请人在多火点相互作用和火旋风方面已开展的工作。多火点相互作用的研究工作成果被第31届国际燃烧学会议接受发表。