基于多物理场耦合理论，建立了高温固体氧化物燃料电池(SOFC)的仿真模型，系统研究了阳极支撑的对称双阴极SOFC的温度场、电场、物质扩散场、流场及力场分布，并将模拟结果与实验进行了对比验证，模拟结果与实验测试所得关键性能吻合良好。通过模拟仿真分析了SOFC内部物质，电流温度及应力分布不均匀的主要原因，发现电池内部30%以上的热应力来自于电池内部的热梯度。在此基础上，用模拟仿真的方法对已有的Z型阴极气体流道与蛇型流道进行对比，

成果简介冶金过程仿真是以程序设计和物理模拟相结合， 通过数值计算和图像显示的方法， 对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题进行研究。 冶金过程仿真在炼钢、 炉外精炼以及连铸过程有着广泛的应用。 在钢液的冶炼、 浇注过程中所涉及到的流体流动、 传热、 传质进行模拟， 其中包括钢包精炼过程、 连铸中间包、 连铸结晶器浇铸过程以及模铸浇铸过程中的三维多相流动、 传热、 传质与凝固的冶金过程仿真。外加电磁场作用下， 对连铸中间包的感应加热， 结晶器电磁制动条件下连铸结晶器内钢水的流动和夹杂物去除的冶金过程仿真研究； 钢包感应加热过程操作参数的优化等等有重要作用。 冶金过程仿真结果和工业试验的观察吻合很好， 对工业生产有较好的指导作用。成熟程度和所需建设条件本技术较为成熟， 课题组自行开发软件并配备了流体通用 CFD 软件包 ANSYSFLUENT， 以及磁流体模块（MHD）， 主要用来对冶金过程中流体流动、 组分传输、传热、 凝固、 燃烧以及电磁冶金过程的仿真分析。 经过多年来的积淀和发展， 针对纯净钢冶炼与连铸过程的数学物理模拟研究已经成为本方向较为成熟的研究手段和方法， 近十年， 相继完成近百项相关课题。 2005 年 11 月 30 日“高效异型坯连铸技术开发与应用” 项目， 获安徽省科技进步一等奖。 近几年实验室承担了多项冶金企业的课题， 高效异型坯连铸技术的开发与应用通过数值模拟， 确定中间包内档墙位置， 优化高拉速时中间包内钢水流场； 优化水口结构以及钢水凝固壳厚度的分布特征； 改善结晶器下部的传热条件； 该技术在马钢三炼钢厂取得了较好的经济效益。 先后成功应用于马钢、 济钢和和上海亚新等冶金过程中， 钢包、 中间包、 结晶器以及外场作用（电磁） 下， 对冶炼工艺以及反应器结构进行优化， 近期完成的科研项目有：上海亚新中天六流、 四流中间包内型优化设计的数值模拟研究；马钢第四轧钢厂连铸中间包挡墙工艺参数优化的数值模拟研究项目；马钢第四轧钢厂连铸结晶器水口结构工艺参数优化的数值模拟研究项目；马钢电炉冶炼厂 120 t 钢包吹氩工艺参数优化的研究项目；济钢三炼钢 ASP、 5#连铸机冶金容器流场模拟研究项目。技术指标通过对冶金过程反应器内（如， 中间包） 的流动和传热的数模研究， 掌握冶金反应器内（如， 中间包） 流体流动的规律， 提供合理的工艺设备参数， 使其冶金效果（夹杂物脱除、 钢水成分、 温度均匀性） 符合生产实际要求， 如， 中间包钢水达到包内任意两点的温差不大于 5 摄氏度为合格。 钢包达到较为理想的搅拌效果， 结晶器对液面波动、 凝固坯壳厚度以及流动的控制给出合理的参数， 为高效、 低能耗和绿色冶金提供指导。市场分析和应用前景在冶金过程仿真技术的研究下， 高效异型坯连铸技术使铸机作业率由 65%提高到 87%， 该模式在全连铸生产中应用属于国内首创。 同时对引进的原有工艺及设备进行了改造、 创新后， 使铸机达到了高拉速、 高作业率、 高质量的水平， 铸机的年产量由 63 万吨提高到 110 万吨， 2003 年该项目获安徽省科技进步一等奖。对于节能降耗效益显著。社会经济效益分析过程仿真技术在物理与数学模型相结合的条件下， 对冶金企业产品质量的提高具有重要作用。 提高钢液的洁净度， 较少铸坯修磨工作量的增加或产生废坯。不仅可提高企业的经济效益， 利于有效地节约能源， 降低碳排放， 也利于产生了良好的社会效益。合作方式合作开发、 受托开发联系方式冶金学院 王建军（0555-2312091）； 周俐（13955561593）岳强（15905556998）。

冶金过程仿真是以程序设计和物理模拟相结合，通过数值计算和图像显示的方法，对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题进行研究。冶金过程仿真在炼钢、炉外精炼以及连铸过程有着广泛的应用。在钢液的冶炼、浇注过程中所涉及到的流体流动、传热、传质进行模拟，其中包括钢包精炼过程、连铸中间包、连铸结晶器浇铸过程以及模铸浇铸过程中的三维多相流动、传热、传质与凝固的冶金过程仿真。外加电磁场作用下，对连铸中间包的感应加热，结晶器电磁制动条件下连铸结晶器内钢水的流动和夹杂物去除的冶金过程仿真研究；钢包感应加热过程操作参数的优化等等有重要作用。冶金过程仿真结果和工业试验的观察吻合很好，对工业生产有较好的指导作用。

我国钢铁工业调整升级规划提出了促进创新发展、坚持绿色发展、推动智能制造的指导思想，实现我国钢铁工业转型升级。因此，开展高品质钢的智能制造相关技术的研究非常必要。冶金反应器内存在着复杂化学反应和物理过程，存在高温不可视的特点。本项目开发的高品质钢生产过程仿真模型可以准确地在线了解精炼和连铸过程的工作状况，确保洁净度和铸坯质量的精准控制，显著提高高品质钢洁净度和铸坯质量的稳定性和可靠性。建立的模型适用于不同钢铁企业、不同钢种、不同生产流程、不同冶金设备。因此，高品质钢冶炼过程仿真技术在钢铁冶金领域的应用前景十分广阔。（1）建立了铁水预处理脱硫模型。根据铁水包和相应搅拌器的尺寸得出几何模型，对于铁水包内 KR 脱硫过程进行数值模拟计算，包括 KR 搅拌过程中铁水包内速度分布、铁水漩涡面深度、氧化钙粒子的运动、分布和不同参数下的铁水脱硫效果。应用本研究开发的 KR 脱硫过程模型可以应用指导和提升现场生产过程 KR 反应器内的脱硫速率。（2）建立了转炉炼钢模型。根据钢水重量、氧气位置、相应转炉几何尺寸得出数学模型，实现对转炉内流场、速度场和温度场等精准预测，同时对转炉氧枪位置、流量等参数进行优化，实现对转炉内参数的优化和控制。（3）建立了吹氩过程合金化模型。合金化模型考虑了合金粒子的加入、运动、熔化和混匀的完整过程，并且通过用户定义程序（UDF），计算整个计算域内的混匀时间。本模型的应用可以更准确地预测实际生产钢包吹氩过程中合金混匀过程，提升钢液成分的稳定性，优化合金化时间，降低生产成本。（4）建立了钢包吹氩过程湍流条件下夹杂物去除模型。夹杂物去除模型重点研究了湍流强度对单个气泡对夹杂物去除率的影响，考虑了气泡尺寸对其形貌的影响、气泡尾流对夹杂物的捕获等。本模型的应用可以更准确地预测实际生产钢包吹氩过程中合金混匀过程和夹杂物的气泡浮选去除，提升钢包冶炼过程中高品质钢的洁净度。（5）建立了连铸中间包中间包模型。通过自主开发 UDF 子程序，对中间包内钢液三维流场和夹杂物浓度场进行耦合计算，使用 PSG 法计算多组不同特征直径夹杂物颗粒间碰撞聚合长大过程。可以用于模拟高品质钢生产过程冶金反应器中夹杂物的碰撞、长大及去除，实现夹杂物的尺寸和数量变化的精准预测，提升精炼及中间包冶金过程高品质钢钢液洁净度。（6）建立连铸结晶器内全凝固及夹杂物运动捕捉数值模型，实现了结晶器连铸过程流场、传热凝固、磁场和夹杂物运动的耦合计算。可应用于预测整个连铸过程的流场、铸坯温度和坯壳厚度等，尤其是可以预测夹杂物在整个铸坯断面上的分布规律，提升高品质钢铸坯洁净度。

成果简介： 本项目的研究成果，能够在城市客运枢纽建成运营之前，通过微观交通流仿真技术，模拟各类车流人流的运行状况，从而找出客运枢纽内部的交通症结，并通过定量化的参数检验与交通评价，帮助决策者进行最优方案比选，辅助前期规划设计人员修改完善项目方案，并通过可视化的3D仿真视频图像，生动展示城市客运枢纽地区交通流运行全貌。

本书对车削加工物理仿真关键技术及其试验研究进行了较为系统的阐述, 特别针对柔性工件车削加工进行了深入分析, 内容包括: 加工过程振动的仿真研究, 加工过程稳定性分析及其试验, 尺寸误差建模及其试验等。

装备系统可用性综合仿真技术是综合考虑装备群的持续任务想定、装备的构型与可靠性\维修性\测试性\保障性设计特性以及装备的保障方案，通过描述主装备与保障系统及其内部各要素之间的逻辑关系，抽象其中的随机因素，建立离散事件仿真模型，借助于计算机进行虚拟实验，模拟装备系统在任务驱动下的使用及维护过程，收集相关实验数据，探索装备系统可用性参数的数理统计规律，为装备系统可靠性\维修性\测试性\保障性设计、分析与综合评估提供依据。 装备系统可用性仿真技术是装备实现全数字化设计与制造的必备关键技术之一。适用于装备论证、研制、验证与使用阶段。可用于航空航天装备、导弹装备、车辆装备、舰船装备等的战备完好性、任务持续性及保障性评估，可靠性维修性测试性保障性设计参数确定与权衡分析，保障方案的比较分析以及保障资源定量要求的分析与确定。

本成果通过可视化的工作界面，可以给出量子信号源的关键物理参数分析、量子态演化过程、多份量子态条件下量子照明雷达的虚警概率分析等多个方面的图形化界面，具有较强的推广应用价值。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 量子照明雷达是新兴的研究方向，是量子信息技术与雷达技术相结合的新兴产物。而量子信息技术又是古老的量子力学与信息技术相结合的交叉学科，不少研究者因晦涩的量子力学而望而却步。为了降低量子照明雷达的神秘感，打破抽象壁垒，我们创造性地发展了量子照明雷达的高效仿真技术，对于未来实现量子雷达的普及与推广具有重要意义。 截止目前，尚未见到关于量子照明雷达仿真平台的相关报道。而该成果基于MATLAB这一易于上手的计算机数值平台，沟通了抽象的量子力学与具体的量子目标探测之间的桥梁，具有创新性和国内领先的技术先进性。 经过近五年的研究和近两年教学实践的检验，该成果不断丰富和完善，通过可视化的工作界面，可以给出量子信号源的关键物理参数分析、量子态演化过程、多份量子态条件下量子照明雷达的虚警概率分析等多个方面的图形化界面，具有较强的推广应用价值。鉴于量子雷达技术是未来新体制雷达的重要技术途径之一，本成果将有望在空间、水下目标探测方面取得应用，市场应前景广阔。截止到目前，该成果已经应用于高年级本科生的培养与实训和北京某研究所的新体制目标探测项目研发中。

一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 王钟文 成都理工大学环境与土木工程学院/土木工程 2018/2021 章治海 信息科学与技术学院/电子信息工程 2014/2018 周良坤 成都理工大学环境与土木工程学院/土木工程 2019/2022 徐青松 成都理工大学环境与土木工程学院/土木工程 2014/2018 黄畇坤 成都理工大学环境与土木工程学院/地质工程 2017/2020 陈  希 成都理工大学环境与土木工程学院/地下水科学与工程 2015/2019 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 王东坡 成都理工大学环境与土木工程学院/岩土工程 岩土工程教研室主任/教授 山地灾害减灾与重大工程安全防控；山地崩塌滚石灾害形成机理及防治；地质灾害冲击动力学；地质灾害综合防灾减灾新技术新方法研究。 裴向军 成都理工大学生态环境学院/地质工程 生态环境学院院长/教授 强震大型滑坡触发效应和致灾机理研究；地质脆弱带地质灾害防治与岩土体加固；地质环境脆弱区生态修复。 欧阳朝军 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所/工程力学和计算机 实验室主任/研究员 滑坡、泥石流灾害动力学模型和数值模拟研究；计算流体力学、离散元、人工智能、InSAR等数值方法的编程和算法研究。 杨晓轩 成都理工大学环境与土木工程学院 — 校企科技成果转化方向 四、项目简介 我国国土约75%为山地，崩塌、滑坡等地质灾害频发。伴随国家“西部大开发”及“一带一路”建设的实施，山区已成为梯级水电、铁路公路、油气管线等重大基础设施与工程的高密度区。然而，广泛发育在山区的地质灾害已成为其主要危害因素之一。 凡是山区工程建设，都必须开展勘察评估工作，由于路桥交通等工程项目的快速发展，地质灾害隐患点勘测评估及路桥营运工作尤为重要，而该行业目前主要以传统勘测方法为主，存在危险性高、效率低、潜在隐患点判识不准等痛点问题。我国地质灾害风险评估也大多以定性分析为主，存在效率低、灾害类别不全、适用场景单一等问题。 在此背景下，团队开展了基于大数据的“空、天、地”一体化多源灾情信息数据的协同处理和关键数据提取技术研发，突破地质灾害基础数据快速获取难题；研发构建了国内第一套具有完全自主知识产权地质灾害快速模拟技术和仿真平台，进行高精度图件、地质信息绘制及定量地灾评估等工作。 已取得相关软著20余项、专利20余项，已得到来自同济大学、中国地质大学及西南交通大学等近百所大学、上千位科研工作者的使用并反馈中，并与中国中铁集团、中国交通建设集团等20余家大型单位已完成百余例大型地质灾害工程及科研项目。

拥有一整套室内空气流动的模拟仿真技术以及通风空调系统内气溶胶污染物传播的模拟仿真技术，成果包括自主开发的三维计算流体力学软件和室内污染预测软件，具体包括： （1）采用先进的模型和算法及环境评价指标； （2）可对建筑环境的各类参数以及气溶胶颗粒分布进行全面设计和仿真； （3）针对性地解决建筑环境与设备工程典型流动和传热问题。根据设计与工艺要求，利用先进的计算模拟软件仿真模拟，解决当前建筑由于复杂化、大型化、多功能化、设计环境复杂所带来的设计难题。以计算模拟优化的方式，大幅度降低由于设计不合理所带来的各方面影响及经济损失，如建筑用能过大、舒适性难以保证、医疗环境内传染病控制不利、室内空气品质低下等问题。