能源、环境及化工等领域广泛存在具有相变和反应的能质传递和转化问题， 具有多区域、多场、传递与转化等相互耦合的特点，是影响装备性能的关键热物 理问题，对提升性能至关重要。本项目针对上述领域中共性的多场耦合能质传递 机理反其强化和调控方法的前沿科学问题开展研究工作，取得了系列原创性研究 成果。主要发现点有： 一、 分区耦合多相传递可视化实验方法及其机理与特性：创新了滞止流和通 流槽道内逸出速率及位点可控的液滴和气泡动力学行为、变孔隙率网络流道及其 与外部流场耦合的两相流动、毛细阻力可调的多孔层内相变传热及含反应边界的 两相流及传递等可视化实验方法。获得了逸出液滴聚合衰减震荡机理及规律；发 现了微孔逸出气泡脱离后涌入和界面震荡现象；揭示了具有壁面逸出气泡的槽道 内两相流规律；阐明了具有微孔层和结构缺陷的气体扩散层内两相分布特征；厘 清了反向式毛细蒸发器多孔层内相分布规律反其对相变传热的影响机理；揭示了 燃料电池内两相流动和传输以及电化学反应的相互作用规律，获得了流道水淹与 压降之间的定量关系及膜电极表面温度分布特性。 二、 多元多相分区耦合能质传递及转化理论模型：建立了多场耦合固体基质 表面细胞吸附成膜理论模型，揭示了生物膜结构与能质传递及产氢/产电性能的 相互关系；建立了含生化反应的多孔填料床内多相能质传递的毛细管模型和多相 混合模型，阐明了流动和传输与生化反应的耦合特性，为固定化细胞生物反应器 性能预测提供了方法；建立了毛细结构材料内分区耦合相变传热理论模型，为反 向式毛细蒸发器和微槽膜状凝结换热提供了理论计算方法；提出燃料电池两相传 输三维孔隙网络模型和气体有效扩散系数的分形模型，首次利用V0F方法模拟 了边壁具有逸出液滴的燃料电池流道内细观两相流行为，揭示了多孔扩散层与流 场板流道内两相流的耦合关系以及流道结构和工况参数对两相流特性的影响规 律。 三、多场耦合能质传递强化及调控方法：基于分区耦合强化传热思想，提出 了三维肋表面和螺旋扭带组合强化传热新方法；通过分区流动和传递强化与调控, 发展了三维柱状阵列结构阳极微流体燃料电池，显著提升了电池性能；利用石墨 烯表面修饰，实现了多孔电极内微生物产电菌电子转移速率和活性生物量调控和 强化；创新性利用流场/浓度场/温度场/光场的强化和调控，结合表面修饰和弥 散光导体技术，实现微生物生化转化全过程强化；提出了通过外接电阻控制阳极 电势诱导和调控生物膜结构，强化了质子传输，大幅提升了微生物燃料电池性能。

针对分布式风光发电在配电网中的高比例接入态势，源荷存在时空不匹配特性，导致功率倒送和节点过电压等问题，面向电网网架相对薄弱地区，开展考虑风光发电不确定性的储能的选址定容研究，实现不同运行方式下储能的优化配置；提出基于有功/无功电压控制分区的新型配电系统电压控制策略，实现配电网电压的分散式与集中式协同控制，满足高渗透率风光并网场景下的电能质量要求。

成果与项目的背景及主要用途： 振动是一种常见的物理现象，如桥梁的振动、机床的振动，钟摆的摆动，飞 机机翼的颤动，汽车运行时车体的振动等等。振动可以分为线性振动（包括自由 振动、衰减振动、强迫振动）、非线性振动（包括自激振动、超谐共振、亚谐共 振）和随机振动等。 振动的存在会使机床的加工精度降低、精密仪器的灵敏度下降，还会引发噪 音、污染环境，车辆振动影响舒适性和车辆寿命，这是不利的一面。 45天津大学科技成果选编 利用振动的特征，设计制造机械设备，可以达到为人类服务的目的。例如利 用振动可以设计制造振动抛光机、振动研磨机、振动输送机、地震仪、振动打桩 机、混凝土振捣器、振动筛、振动磨、振动式压路机等机械设备。 技术原理与工艺流程简介： 设计利用新型振动传感器将测到的实际振动机械量转化为电信号，再通过信 号放大输出，达到振动检测利用的目的。 技术水平及专利与获奖情况： 解决了动车组转向架运动稳定性问题、普通客车转向架振动强度大的问题 教育部科学技术进步二等奖。工程非线性动力学：基础理论与应用研究 应用前景分析及效益预测： 可以广泛的应用于车辆振动检测应用、用于设计制造具有舒适度高、轮轨力 低、低噪声、低振动等特点的“和谐号”动车组。 应用实例： 1、北京型内燃机车 通过机车振动试验分析，模态分析(振型)和故障诊断， 解决了机车振动问题,司机舒适度问题。 2、天津三峰 TJ6481A 客车 通过故障诊断，实验模态分析(振型)，减小了 振动强度，增加了舒适感，通过优化计算解决了中门的强度问题。 3、静园(末代皇帝旧居)和段祺瑞旧居 通过动力学测试进行了历史风貌建 筑的健康诊断及振动的模态分析。 4、渤海钻井平台 通过对渤海钻井平台的强度计算，解决了局部补强问题。 应用领域：机械设计与制造、工程建筑、历史风貌建筑维护等。 

本项目从全寿命周期角度出发，建立了具有鲜明特色和创新性的复杂系统全寿命周期的可靠性新理论和新方法。主要发现点有：(1) 揭示了可靠性、维修和保修决策在复杂系统全寿命周期可靠性优化中的关联机制，在国际上首次提出了集可靠性、维修和保修决策于一体的复杂系统可靠性优化和决策新方法。(2) 率先建立了单调关联系统的Posbist 故障树模型，创新性地提出了基于模糊贝叶斯的复杂系统可靠性评估新方法。(3) 阐明了复杂系统在全寿命周期内性能退化、损伤累积等复杂规律，提出了

可以量产/n成果简介：本成果首次揭示鳜鱼专吃活饵料鱼而拒食死饵及人工饵料这种奇特食性的感觉神经机制，率先发现鱼类摄食过程的感觉整合现象（鳜鱼摄食过程中侧线机械感觉被视觉抑制的现象），并据此建立了鳜鱼驯食人工饲料的专门操作程序及鳜鱼人工饲料的特殊工艺技术。另外，通过微卫星与SNP分子标记进行了鳜鱼饲料利用与生长等优良性状的基因辅助选育，并通过群体与个体选育、杂交育种和雌核发育等方法建立了易驯食鳜鱼与快速生长的核心保种群。提高了鳜鱼养殖的饲料转化效率并减低环境氮、磷排放，通过集约化、工业化方式在可控环境

该成果先后获得教育部全国高校科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。该技术体系提出棉花“全程系统化控”理论和高产栽培技术体系， 在苗蕾期、 初花期、 盛花期、 成熟吐絮期应用一种或一种以上的生长调节剂，实现对棉株各器官发育的定向和定量诱导，从而形成合理的株型和群体结构，符合高产棉花的标准，最终达到早熟、优质和高产的目标。

南开大学课题组研究了控制科学与工程领域中的热点问题，成果能够用于提升我国传统制造业自动化技术水平。将自适应控制、预测控制、智能控制、非线性控制等多种控制理论进行有机结合形成新型的智能预测自适应控制理论，具有创新性；获得了关于先进控制的系列化、系统性成果；将新的理论方法应用于工程实践，理论分析、方法设计、数值仿真、工程应用等多个研究环节紧密结合。 智能广义预测自适应控制器：用于环形钢坯加热炉上，年增经济效益90多万元，达到国际先进水平；用于工业锅炉上，每台锅炉节煤节电年增经济效益40多

多年来，作为病害桥梁结构分析与加固技术研发的基础，道路、铁路、市政工程中的桥梁工程健康检定始终是一项重要的技术工作。主要开展在役桥梁结构病害与劣化的检定技术、病害桥梁结构结构分析与加固技术研发；在役桥梁加固设计与维护方案设计技术研发以及在役桥梁通车能力鉴定与评估。该方向曾获得省部级奖励8项，出版专著教材5部，完成大型桥梁的检定加固工程达数十项。

成果介绍人脸图像分析研究不仅能丰富和发展图像处理与分析的理论和方法，而且在教育、医疗、公安等社会服务以及公共安全等行业中具有重要的应用价值。基于人脸视觉特征的表情、身份以及亲属关系识别是当前人脸图像分析研究的前沿课题，而光照和人脸姿态变化等因素对人脸视觉特征提取与建模的影响则成为当前该研究面临的主要瓶颈。开展鲁棒人脸视觉特征的提取、建模与识别研究，突破现有研究的局限性，能显著推动人脸图像分析的研究进展，进一步满足国家在社会服务与公共安全等领域中的需求。技术创新点及参数1、 突破局部二值模式编码的视觉特征描述算子的局限性，提出局部三值模式编码的视觉特征描述算子，提出解决场景光照变化干扰以及高斯噪声干扰的图像处理一般性方法。2、 率先提出基于区域协方差矩阵的非正面表情特征描述方法，提出基于高斯混合模型和最小贝叶斯错误率估计的异方差鉴别分析方法，建立基于高斯混合模型的多视角表情识别理论。3、 率先提出基于人类学和遗传学的“父母—子女”亲属关系鉴别方法，提出以父母年轻时面部图像为桥梁的“父母—子女”亲属关系鉴别的子空间迁移学习理论和方法。4、 提出人脸视觉特征提取和识别的多流形鉴别分析理论，提出双子空间鉴别分析的增量式算法，突破双子空间鉴别分析方法的计算瓶颈。市场前景本项目围绕人脸图像中的表情、身份以及亲属关系识别等科学问题，深入开展鲁棒人脸视觉特征的提取、建模与识别的理论和方法研究，重点解决视觉场景中光照与人脸姿态变化下的鲁棒人脸视觉特征的提取与建模问题

成果通过了陕西省科技厅组织的验收，所取得成果达到了 国际先进水 平，获陕西省科学技术二等奖，发表高水平学术论文 24 篇，其中期刊论文 21 篇，包括英文期刊论文 5 篇， EI 检索 4 篇， ISTP 检索 5 篇。中文期刊包括《煤炭学报》、《管理学报》等重要期刊，其中 “ 煤炭资源开采权期权价值形成机理研究 ” 一文被引用 18 次， “ 便利收益对煤炭资源采矿权价值的影响分析 ” 一文被引用 3 次。出版专著 1 部。其研究成果先后在陕西南梁矿业公司、榆林煤炭公司杨伙盘煤矿和彬县煤炭有限责任公司矿业权价值管理中得到了很好的实施，取得了良好的经济和社会效益。