智慧诊断实验室(Lab of Smart Diagnostics)
1、发动机燃烧机理研究
2、计算成像（光场成像、线性层析、非线性层析 、全息成像）
3、微型计算光谱仪、高速快照式光谱相机
4、机器学习在燃烧测量中的应用
5、燃烧CFD模拟

课题组常年招收博士后，博士（包括联合培养），硕士（包括联合培养），以及研究助理。欢迎力学、工程热物理、数学、机械、光学工程、物理以及相关理工科专业的同学联系我们。 本校机械专业如对本课题组感兴趣，请在申请考核面试前联系我。

课题组也常年招收本科生实习生，如发表高质量的论文，将有机会被推荐到剑桥，牛津，帝国理工，哈佛，MIT等世界名校深造。

博士生将与国外知名教授，如诺贝尔奖得主等共同培养。

课题组常年招收致远荣誉博士、申请考核博士、联合培养博士、专硕、学硕、本科实习生，欢迎加入！

美国光学学会“2015 Optics and Photonics for Energy and Environment”，苏州，会议组委会委员。
2016年,中国工程热物理学会燃烧学学术会议分会场主席
2018年,中国工程热物理学会燃烧学学术会议科普作品征集委员会委员
2019年第五届全国青年燃烧学术会议程序委员会委员
第一、二届激光光谱技术青年学术论坛组委
2019年,全国青年燃烧会议专题“燃烧诊断技术的真实环境实现与信息化交叉拓展”负责人
2019年,亚太燃烧会议ASPACC2019，Diagnostics Session Chair
2019年,第330期东方科技论坛“计算成像及动力系统燃烧诊断”执行主席
2020年第六届全国青年燃烧学术会议程序委员会委员
2020年第四届全国激光光谱技术论坛组委
2020年至今，中国动力工程学会国际合作工作委员会委员
2021年第十二届中国多相流测试学术会议，分会场主席
2021年，International Conference on Mathematics in (Bio)Chemical Kinetics and Engineering，分会场主席
2024年，亚洲热科学会议燃烧分会场主席，上海

2023.07-至今：仪器仪表学会 Instrumentation期刊青年编委
2023.07-至今：《推进技术》青年编委
2022.12-至今：《工程热物理学报》青年编委
2023.01-2025.12：《光学学报》青年编委
2024.03-至今：《红外与激光工程》青年编委
2022.01-至今：Measurement Science and Technology期刊编委
2024.10-至今：Measurement：Energy期刊编委

2023.12-至今：中国光学工程学会计算成像专委会委员
2022.11-至今：中国光学学会激光光谱学专委会委员
2023.02-至今：国际传热传质中心（ICHMT）科学理事会成员
2019.05-至今：中国动力工程学会国际合作委员会委员
2023.05-至今：中国光学工程学会激光光谱技术及应用专委会委员
2023.05-至今：多相流测试专委会青年委员
2023年，中国科学技术协会海智计划特聘专家

担任Nature Photonics, Nature Electronics, Nature Communications, Progress in Energy and Combustion Science, Advanced Materials, Proceedings of Combustion Institute, Combustion and flame, Journal of Fluid Mechanics, Experiments in Fluids, Fuel, International Journal of Heat and Mass Transfer, Journal of Thermal Science, Experimental Thermal and Fluid Science, Flow, Turbulence and Combustion, Aerospace Science and Technology, International Journal of Thermophysics, AI and Energy, Analytical Chemistry, Scientific Reports, Optics Express, Optics Letters, Applied Optics, Applied Physics B, JOSA-B, Measurement Science and Technology, Measurement, Optics Communications, IEEE Sensors Journal, IEEE Transactions on Instrumentation & Measurement, Spectroscopy Letters,  Infrared Physics and Technology, Lasers and Optics Engineering,  AIP advances, IEEE Transactions on Evolutionary Computation, JQSRT, Light Science and Applications等40余个期刊审稿人。

2021-2023，国家自然科学基金中德合作研究项目，基于光学层析成像的非定常火焰碳烟诊断方法研究，主持
2020-2023，国家自然科学基金面上项目，基于单相机内窥背景纹影层析技术的火焰折射率场、密度场和温度场同步测量方法研究，主持，优秀结题

2018-2020，国家自然科学基金青年基金，基于高光谱吸收层析技术的火焰温度场测量方法研究，主持
2018-2019，350vip8888新葡的京集团与爱丁堡大学种子基金，主持
2018-2022，德国埃尔朗根高等光学研究院SAOT合作基金，主持
2019-2020，燃烧室三维火焰和温度重构分析，主持
2019-2023，xxx点熄火，两机专项基础研究，参与
2016年，国家海外高层次人才引进项目（青年）

独立工作以来，在航空发动机燃烧机理研究、计算成像、计算光谱和多学科交叉领域的国际权威期刊，如Science(3篇), Nature Photoncis, Science Advances, Nature Communications, Progress in Energy and Combustion Science(2篇), Journal of Fluid Mechanics, Combustion and Flame, Applied Physics Letters, Photonics Research等发表论文百余篇。

最新论文：
AI+多维光场重构方向：
◆ Yoon, Hoon Hahn, et al. "Miniaturized Spectrometers with a Tunable van der Waals Junction", Science, 2022, 378(6617), 296-299.
Nature亮点报道：
https://www.nature.com/articles/d41586-022-03370-8
◆ Uddin, M.G., Das, S., Shafi, A.M. et al. Broadband miniaturized spectrometers with a van der Waals tunnel diode.  Nature Communications 15, 571 (2024).
◆  Cai, W., Yang, Z., Sun, Z. Hasan, T., Simple yet powerful.  Nature Photonics (2024).

◆  X. Cui*†, F. Nigmatulin†, L. Wang†, Weiwei Cai*, Zhipei Sun* et al, Miniaturized spectral sensing with a tunable optoelectronic interface， Science Advances (2025) 11, eado6886.

光学燃烧诊断及金属颗粒燃烧方向：
◆ Marcel N. Müller, Qian Wang, Weiwei Cai, Franz J.T. Huber, Stefan Will, Tomographic single-shot time-resolved laser-induced incandescence for soot characterization in turbulent flames, Proceedings of Combustion Institute, 2024, 105262
https://doi.org/10.1016/j.proci.2024.105262
◆ Jianging Huang, Hecong Liu, Shuo Zhu, Yingzheng Liu, Edmund Y. Lam and Weiwei Cai, Computational flow visualization to reveal hidden properties of complex flow with optical and computational methods, Cell Reports Physical Science (2024), 5, 102282.

◆ Fan Peng, Hecong Liu, Chengdong Kong, Xiaocheng Mi, Bo Tian, Yutao Zheng, Shijie Xu and Weiwei Cai, Micro-explosion of burning iron particles with carbon impurity, Combustion and Flame, 2025, 113864.
◆ Fan Peng, Chengdong Kong, Hecong Liu, Xiaocheng Mi, Shijie Xu, Yingzheng Liu, Weiwei Cai, Ignition and combustion of a single iron particle with impurities in hot post-flame gas flow, Combustion and Flame, 2024, 113509.
◆ Qian Wang, J. Huang, H. Liu, Z. Qin, W. Cai, 3D particle sizing, thermometry and velocimetry of combusting aluminized propellants, Combustion and Flame, Volume 247, 2023, 112500.
◆ Jianqing Huang, Shen Li, David Sanned, Leilei Xu, Shijie Xu, Qian Wang, Mehdi Stiti, Yong Qian, Weiwei Cai, Edouard Berrocal, Mattias Richter, Marcus Aldén, Zhongshan Li, A detailed study on the micro-explosion of burning iron particles in hot oxidizing environments, 238, Combustion and Flame, 2022, 111755.
◆ J Huang, S Li, W Cai, Y Qian, E Berrocal, M Aldén, Z Li, Quantification of the size, 3D location and velocity of burning iron particles in premixed methane flames using high-speed digital in-line holography, 230, Combustion and Flame, 2021, 111430.
◆ Shijie Xu, Yue Qiu, Leilei Xu, Jianqing Huang, Shen Li, Elna JK Nilsson, Zhongshan Li, Weiwei Cai, Marcus Aldén, Xue-Song Bai, Phase change and combustion of iron particles in premixed CH4/O2/N2 flames, Combustion and Flame 259, 113171, 2024.
◆ D. Govender, H. Liu, F. Peng, W. Cai, N. Worth, Tomographic reconstruction of an azimuthally forced flame in an annular chamber, Proceedings of Combustion Institute, 2022.
◆ F. Peng, H. Liu, W. Cai, Combustion diagnostics of metal particles: a review, Measurement Science and Technology. 34 (2023) 042002.
◆ J. Huang, S. Li, Y. Zi, Y. Qian, W. Cai, M. Aldén and Z. Li, Clustering-based particle detection method for digital holography to detect the three dimensional location and in-plane size of particles, Measurement Science and Technology, 2021, 055205. Top-cited paper award 2024

代表性论文：
[1] S. Grauer, K. Mohri, T. Yu, H. Liu, W. Cai, Volumetric emission tomography for combustion processes, Progress in Energy and Combustion Science, 2023, 94:101024.

[2] Zongyin Yang, Tom Albrow-Owen, Weiwei Cai, Tawfique Hasan, Miniaturization of optical spectrometers, Science, 2021, Vol. 371, Issue 6528, eabe0722

[3] W. Cai and C. F. Kaminski, "Tomographic absorption spectroscopy for the study of gas dynamics and reactive flows". Progress in Energy and Combustion Science,(2017) 59: p.1-31.

[4] Huang J, Liu H, Cai W. Online in situ prediction of 3-D flame evolution from its history 2-D projections via deep learning. Journal of Fluid Mechanics. 2019;875:R2.

[5] X. Cui*†, F. Nigmatulin†, L. Wang†, Weiwei Cai*, Zhipei Sun* et al, Miniaturized spectral sensing with a tunable optoelectronic interface， Science Advances (2025) 11, eado6886.

论文列表：
https://scholar.google.com/citations?user=4mYjOrsAAAAJ&hl=en

专利：
[1] 蔡伟伟，于涛，基于多谱线吸收光谱断层成像技术的燃烧优化控制方法，授权，CN 10790655
[2]基于消光矫正时间解析的三维燃烧场温度测量方法，授权。
[3]一种多角度、多光谱频率编码成像方法及装置，授权。
[4]湍流燃烧场四维碳烟颗粒初级粒径分布测量系统及其方法，授权。
[5]内窥层析的体激光诱导荧光成像测量瞬态燃烧场火焰三维结构的方法，授权。

软件授权：
[1] 数字同轴全息颗粒场特性研究软件，授权软件著作权，7234539号
[2] 背景纹影三维折射率场重建软件，授权软件著作权，5716224号