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能源、環(huán)境及化工等領(lǐng)域廣泛存在具有相變和反應(yīng)的能質(zhì)傳遞和轉(zhuǎn)化問題， 具有多區(qū)域、多場、傳遞與轉(zhuǎn)化等相互耦合的特點(diǎn)，是影響裝備性能的關(guān)鍵熱物 理問題，對提升性能至關(guān)重要。本項(xiàng)目針對上述領(lǐng)域中共性的多場耦合能質(zhì)傳遞 機(jī)理反其強(qiáng)化和調(diào)控方法的前沿科學(xué)問題開展研究工作，取得了系列原創(chuàng)性研究 成果。主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)有： 一、 分區(qū)耦合多相傳遞可視化實(shí)驗(yàn)方法及其機(jī)理與特性：創(chuàng)新了滯止流和通 流槽道內(nèi)逸出速率及位點(diǎn)可控的液滴和氣泡動力學(xué)行為、變孔隙率網(wǎng)絡(luò)流道及其 與外部流場耦合的兩相流動、毛細(xì)阻力可調(diào)的多孔層內(nèi)相變傳熱及含反應(yīng)邊界的 兩相流及傳遞等可視化實(shí)驗(yàn)方法。獲得了逸出液滴聚合衰減震蕩機(jī)理及規(guī)律；發(fā) 現(xiàn)了微孔逸出氣泡脫離后涌入和界面震蕩現(xiàn)象；揭示了具有壁面逸出氣泡的槽道 內(nèi)兩相流規(guī)律；闡明了具有微孔層和結(jié)構(gòu)缺陷的氣體擴(kuò)散層內(nèi)兩相分布特征；厘 清了反向式毛細(xì)蒸發(fā)器多孔層內(nèi)相分布規(guī)律反其對相變傳熱的影響機(jī)理；揭示了 燃料電池內(nèi)兩相流動和傳輸以及電化學(xué)反應(yīng)的相互作用規(guī)律，獲得了流道水淹與 壓降之間的定量關(guān)系及膜電極表面溫度分布特性。 二、 多元多相分區(qū)耦合能質(zhì)傳遞及轉(zhuǎn)化理論模型：建立了多場耦合固體基質(zhì) 表面細(xì)胞吸附成膜理論模型，揭示了生物膜結(jié)構(gòu)與能質(zhì)傳遞及產(chǎn)氫/產(chǎn)電性能的 相互關(guān)系；建立了含生化反應(yīng)的多孔填料床內(nèi)多相能質(zhì)傳遞的毛細(xì)管模型和多相 混合模型，闡明了流動和傳輸與生化反應(yīng)的耦合特性，為固定化細(xì)胞生物反應(yīng)器 性能預(yù)測提供了方法；建立了毛細(xì)結(jié)構(gòu)材料內(nèi)分區(qū)耦合相變傳熱理論模型，為反 向式毛細(xì)蒸發(fā)器和微槽膜狀凝結(jié)換熱提供了理論計算方法；提出燃料電池兩相傳 輸三維孔隙網(wǎng)絡(luò)模型和氣體有效擴(kuò)散系數(shù)的分形模型，首次利用V0F方法模擬 了邊壁具有逸出液滴的燃料電池流道內(nèi)細(xì)觀兩相流行為，揭示了多孔擴(kuò)散層與流 場板流道內(nèi)兩相流的耦合關(guān)系以及流道結(jié)構(gòu)和工況參數(shù)對兩相流特性的影響規(guī) 律。 三、多場耦合能質(zhì)傳遞強(qiáng)化及調(diào)控方法：基于分區(qū)耦合強(qiáng)化傳熱思想，提出 了三維肋表面和螺旋扭帶組合強(qiáng)化傳熱新方法；通過分區(qū)流動和傳遞強(qiáng)化與調(diào)控, 發(fā)展了三維柱狀陣列結(jié)構(gòu)陽極微流體燃料電池，顯著提升了電池性能；利用石墨 烯表面修飾，實(shí)現(xiàn)了多孔電極內(nèi)微生物產(chǎn)電菌電子轉(zhuǎn)移速率和活性生物量調(diào)控和 強(qiáng)化；創(chuàng)新性利用流場/濃度場/溫度場/光場的強(qiáng)化和調(diào)控，結(jié)合表面修飾和彌 散光導(dǎo)體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)微生物生化轉(zhuǎn)化全過程強(qiáng)化；提出了通過外接電阻控制陽極 電勢誘導(dǎo)和調(diào)控生物膜結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化了質(zhì)子傳輸，大幅提升了微生物燃料電池性能。

本發(fā)明公開了一種中溫太陽能?空氣能耦合系統(tǒng)，包括中溫太陽能集熱裝置、空氣源熱泵機(jī)組、中溫水箱、低溫水箱、吸收式制冷機(jī)組、燃?xì)鉅t，通過三進(jìn)一出換向閥和一進(jìn)三出換向閥，可以切換太陽能供暖、太陽能制冷、太陽能供熱水、燃?xì)夤┡?、燃?xì)庵评洹⑷細(xì)夤崴?、空氣源熱泵制冷、空氣源熱泵供暖、空氣源熱泵供熱水等運(yùn)行模式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行成本低，穩(wěn)定可靠，節(jié)能效益顯著。

本發(fā)明公開了一種高速電主軸力-熱耦合建模方法，包括：分別 獲取軸承與主軸待結(jié)合的表面、以及主軸與軸承待結(jié)合的表面的工程 參數(shù)，并利用分形接觸理論以及赫茲接觸理論計算軸承與主軸之間結(jié) 合面的剛度和熱傳遞系數(shù)與接觸壓力和接觸間隙的映射模型，根據(jù)軸 承的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)并使用軸承力學(xué)模型和軸承熱學(xué)模型獲得軸 承負(fù)載和溫度與剛度、軸承外圈接觸熱阻、軸承內(nèi)圈接觸熱阻和發(fā)熱 功率之間的映射模型，計算主軸的電機(jī)熱源，計算主軸各表面散熱系 數(shù)，根據(jù)主軸的結(jié)構(gòu)和上述結(jié)果構(gòu)建有限元模型，讀取主軸的運(yùn)行參 數(shù)，用有限元模型對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行處理。本方法能降低現(xiàn)有方法中結(jié) 合面所引起誤差、模型結(jié)合面及軸承力學(xué)和熱學(xué)參數(shù)不更新導(dǎo)致的誤 差。 

歐Ⅳ、歐Ⅴ汽油標(biāo)準(zhǔn)要求硫含量大幅降至<50-10ppm，并嚴(yán)格控制烯烴和芳烴含量，而中國汽油池中催化裂化（FCC）汽油占70%以上，是汽油池中硫和烯烴的主要來源，高清潔/辛烷值的催化重整（20%左右）、烷基化、異構(gòu)化、醚化汽油組分較少，面臨巨大的投資、成本壓力，催化重整還存在與乙烯爭石腦油原料及芳烴含量限制等問題。目前中國燃料乙醇的生產(chǎn)成本居高不下，其中乙醇脫水的高能耗是制約其發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸之一，同時，添加燃料乙醇也并不能從根本上解決煉油/汽油池中的這些關(guān)鍵瓶頸問題，并且乙醇汽油還存在雷德蒸汽壓升高、夏季對輕烴的部分?jǐn)D出效應(yīng)、對橡膠、塑料、金屬件有一定的溶脹、腐蝕作用，以及易產(chǎn)生相分離、保存期不長、需單獨(dú)的儲運(yùn)配送系統(tǒng)等問題。因此迫切需要尋求能夠破解“汽油升級”、“乙醇汽油”等發(fā)展困局之良策。而由乙醇制備ETBE/TAEE/THEE（乙基叔烷基醚），更是要面對多個難分離共沸物系的高能耗，并且還與異烯烴的高轉(zhuǎn)化率/選擇性/反應(yīng)速率要求形成矛盾/制約，特別是可能影響到后繼化工過程如1-丁烯分離、烯烴異構(gòu)化等對C4/C5的進(jìn)一步深加工處理。通常分離過程占整個叔烷基醚制備投資的50%及能耗的90%以上，因此其較為高昂的能耗/成本是制約其推廣應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸本技術(shù)運(yùn)用價值工程原理，巧妙地將ETBE制備過程中的多重矛盾/制約，通過組合成一個具有杠桿作用的多重耦合/集成功能模塊：·耦合分離純化ETBE/乙醇和含水乙醇，并可聯(lián)產(chǎn)無水乙醇（如1～3摩爾/摩爾ETBE）；·可與現(xiàn)有主要ETBE生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行組合/可利用現(xiàn)有主要裝置設(shè)備；·可提高/保證異丁烯的轉(zhuǎn)化率/選擇性/反應(yīng)速率，有利于后繼化工過程；·可提高/保證ETBE的純度（乙醇<0.1～1%），便于直接加入汽油池；·可顯著降低能耗/成本（比現(xiàn)有ETBE/乙醇分離技術(shù)降30～50%并省去脫水能耗）；·特別有利于優(yōu)化集成ETBE/TAEE/THEE制備過程（可比現(xiàn)有醇醚和/或乙醇脫水技術(shù)降低能耗/成本50～80%甚至以上）；·撬動/提升煉油/汽油池系統(tǒng)的價值——FCC汽油可在深度加氫脫硫、降烯烴的同時提高辛烷值、降低雷德蒸汽壓，可大大減輕煉油系統(tǒng)的巨額投資壓力/降低汽油加工成本；·煉油/汽油池杠桿效應(yīng)：總量增加、價值提升、節(jié)省投資、使用方便；·可增加輕烴——每百加侖汽油池以ETBE形式加入?加侖的乙醇可新增4.7：1的C4～C6輕烴，比乙醇直接加入的結(jié)果實(shí)際增加15倍體積，增加了ETBE的使用價值；E10雷德蒸汽壓比乙醇汽油組分油升高7KPa，而制備TAEE/THEE可直接降低雷德蒸汽壓～7Kpa；·可減少芳烴、降低烷基化、異構(gòu)化油用量——降低巨額投資壓力及加工成本；·減少CO 2排放——以ETBE形式加入汽油比乙醇可多減排24kgCO 2 /MJ乙醇；·便于直接在汽油池調(diào)和——不必改變現(xiàn)有儲運(yùn)配送系統(tǒng)，可降低使用成本。該技術(shù)已申請多項(xiàng)中國發(fā)明專利并已進(jìn)入國際（PCT）階段。

本發(fā)明公開了一種關(guān)節(jié)間柔性耦合的欠驅(qū)動手指，其中手指以滑輪為主要部件，手指內(nèi)傳動機(jī)構(gòu)采用張緊繩和防松繩依次纏繞于手指的各滑輪上，以及指節(jié)間的兩個耦合彈簧及拉繩，由此實(shí)現(xiàn)一個輸入完成手指多個自由度的運(yùn)動。通過本發(fā)明，手指本體以及手指內(nèi)傳動機(jī)構(gòu)配合形成一個欠驅(qū)動手指，能夠精確實(shí)現(xiàn)抓取時的自適應(yīng)能力，同時其內(nèi)嵌入式的柔順性使該手指適用于在各類復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境的假肢手器械。

隨著人類對自然科學(xué)認(rèn)識的不斷深入以及現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是凝膠等軟物質(zhì)的應(yīng)用、鋰電池、燃料電池等技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識到力熱與化學(xué)作用之間也存在著不可忽略的耦合作用。本成果完成人通過引入化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度，基于非平衡態(tài)熱力學(xué)建立了一套適用于描述可變形固體材料質(zhì)量傳遞、熱傳導(dǎo)以及化學(xué)反應(yīng)耦合問題的力-熱-化連續(xù)介質(zhì)理論框架，該理論適用范圍寬廣，針對包含化學(xué)反應(yīng)的各演化過程有相應(yīng)的耦合動力學(xué)控制方程。針對所建立力-熱-化多

本發(fā)明公開了一種高速電主軸力-熱耦合建模方法，包括：分別獲取軸承與主軸待結(jié)合的表面、以及主軸與軸承待結(jié)合的表面的工程參數(shù)，并利用分形接觸理論以及赫茲接觸理論計算軸承與主軸之間結(jié)合面的剛度和熱傳遞系數(shù)與接觸壓力和接觸間隙的映射模型，根據(jù)軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)并使用軸承力學(xué)模型和軸承熱學(xué)模型獲得軸承負(fù)載和溫度與剛度、軸承外圈接觸熱阻、軸承內(nèi)圈接觸熱阻和發(fā)熱功率之間的映射模型，計算主軸的電機(jī)熱源，計算主軸各表面散熱系數(shù)，根據(jù)主軸的結(jié)構(gòu)和上述結(jié)果構(gòu)建有限元模型，讀取主軸的運(yùn)行參數(shù)，用有限元模型對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)

本發(fā)明公開了一種具有耦合電感的多電平級聯(lián)逆變器，其中， 有 N 個逆變單元并聯(lián)，每個單相 H 橋?qū)?yīng)一個耦合電感，N≥2，且 N 為自然數(shù)；同一個單相 H 橋逆變單元的左橋臂側(cè)的上橋臂是第一功率開關(guān)管，同一個逆變單元的左橋臂側(cè)的下橋臂是第二功率開關(guān)管，同 一個單相 H 橋單元的右橋臂側(cè)的上橋臂是第三功率開關(guān)管，同一個單 相 H 橋單元的右橋臂的下橋臂是第四功率開關(guān)管，第一功率管、第二 功率管、第三功率管和第四功率管均為絕緣柵雙極性晶體管 IGBT；N 個耦合電感以循環(huán)對稱的結(jié)構(gòu)連接。本發(fā)明在無需復(fù)雜

通過非飽和帶入滲井（注水井）進(jìn)行人工補(bǔ)給，是含水層人工補(bǔ)給的重要方法之一。該方法主要適用于潛水面埋藏較深或地表覆蓋不利于人工補(bǔ)給的場地。預(yù)測人工補(bǔ)給過程中非飽和-飽和帶水流的響應(yīng)、計算含水層的補(bǔ)給量是評價及設(shè)計人工補(bǔ)給方案的重要指標(biāo)，傳統(tǒng)定量評價模型僅適用于飽和帶注水井流問題，缺少非飽和帶井流模型。因此，采用傳統(tǒng)模型評估考慮非飽和帶入滲井方式的人工補(bǔ)給方案時會引起較大誤差。 這項(xiàng)研究利用解析方法，開發(fā)了非飽和-飽和水流耦合的解析模型，用于評價非飽和帶入滲井引起的非飽和-飽和水流過程，計算含水層的補(bǔ)給量。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，非飽和帶的儲水性對人工補(bǔ)給的效率有較大影響：儲水性小的非飽和帶在補(bǔ)給過程中水流可以很快達(dá)到穩(wěn)定，注入井中的水流可以很快到達(dá)飽和帶，且大部分都可以存儲于飽和帶中，有利于人工補(bǔ)給；反之，則不利于采用非飽和帶入滲井的方式進(jìn)行人工補(bǔ)給。同時，揭示井的結(jié)構(gòu)和含水介質(zhì)的各向異性僅會影響初期的飽和帶補(bǔ)給量，不影響后期穩(wěn)定的補(bǔ)給量。傳統(tǒng)模型由于未考慮非飽和帶的儲水性質(zhì)，會過高估計飽和帶的補(bǔ)給量。該解析模型為人工補(bǔ)給定量評價提供了重要的工具。

液體磁性磨具是由我在國際上首先提出并研制成功的一種新型精密光整加工技術(shù)，具有良好的材料適應(yīng)性，可以實(shí)現(xiàn)對各種金屬材料零件、陶瓷材料零件等的光整加工，可以獲得較低的表面粗糙度 值，具有良好的可控性，可方便的通過調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度來控制整個加 工表面或局部表面研磨壓力的大小，且光整加工所需要的設(shè)備簡單，對設(shè)備的精度要求不高，可以方便地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，在復(fù)雜 型面、孔等表面精密加工方面具有具有明顯的優(yōu)勢，居國內(nèi)領(lǐng)先水平。