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。

WH311简述地下水位监测实施方法地下水位在线监测系统被广泛应用于地下水深井水位测量，矿山水位计深井测量，地热井水位测量。其测量范围能够达到100米，300米甚至1000米，主要是基于WH311内置超强抗高压高密封性传感器芯片，一体成型结构，三重防雷工艺。信号传输采用级别的抗拉抓力钢丝电缆，确保测量信号能实时的，高精度稳定的输出显示。 地下水位在线监测设备 监测液位温度，液面到泵端水位变化的连续测量 　　WH311地下水位在线监测系统工作原理： 　　 WH311地下水位在线监测系统根据压力与水深成正比的静水压力原理，运用水压敏感集成元器件做深井水位测量仪传感器探头，当传感器探头固定在水下某一测点时，该测点以上水柱压力高度加上该点的高程，即可间接测量出水位高低（水面到井口的距离）；直接测量出的是传感器探头以上深井的液位实际高度。   　　WH311地下水位监测仪主要技术指标   　　WH311地下水位监测仪生产工艺： 　　 深圳市东方万和仪表有限公司引进欧洲的三重防雷，和六道防水工艺，保证了长期深井水下工作的IP68防护等级。   　　WH311地下水位监测仪产品特点 　　1、特别适合深井或地下水位监测 　　2、采用静压式原理，激光标定零点、满量程 　　3、厂级别铠装钢丝电缆 　　4、三重防雷模块，保障野外测量更安心 　　5、液位温度一体式，可同时测量温度和液位 　　6、量程可做到1000米深井液位测量 　　WH311地下水位监测仪应用 　　1实时监测深井地下水的实际水深，然后低位停泵（防止深井泵空转烧坏）。 　　深井液位监测因为其测量的特殊性,超声波等非接触的无法有效传输信号,磁翻板,气泡式无法做这么深的量程,故只有选择WH311投入式深井液位探头,保证在1000米水下(承受100Bar水下压力还要保证密封性). 　　 WH311地下水位监测仪信号传输采用级别的聚氨酯钢丝电缆(放的过程中,一定要注意对电缆的保护),确保测量信号实时的,高精度稳定的输出。然后显示器会有两个继电器开关量输出，在低位的时候（这个值用户可以根据工艺自行设置）自动停泵。 　　地热温泉井温度液位一体式测量 　　很多地热温泉井需要实时监测实时的液位和温度变化，WH311-DZ温度液位一体式测量仪根据地热温泉井的特性而特殊设计，温度液位一体式探头直接传输温度和液位双信号，双4-20mA传输也可以RS485通讯协议输出。配套WH6双通道显示器，上面实时显示水位，下面实时显示温度。 　　WH311地下水位监测仪获得了欧盟，美国等多国认证 　　应用案列分析： 　　 东方万和仪表的工程师帮助了贵州地质局，吉林大学地球学院，新疆地震局等数十家用户实现了深井液位实时监测和低位停泵功能。 　　SGS通标标准技术服务有限公司（通标、SGS中国、SGS通标）是全球公认检验、、测试和认证机构，WH311地下水深井水位测量仪通过了SGS通标的校准证书，证书编号：200006512，证书记载东方万和WH311的误差为0.009mA,实际精度超过千分之一，达到了万分之六误差范围之内。 　　 东方万和仪表的工程师帮助了中铁四局，中国建筑第二工程局，葛洲坝南京地下空间等数十家用户实现了水位实时监测并带记录功能，数据可以用U盘直接导出。现在我们重点分析一下葛洲坝南京地下空间记录监测方案 　　WH311地下水位监测仪拥有了很多用户，从2013年到现在6年间，就已经有超过100000家用户选型WH311水位测量仪，解决深井液位显示报警的问题。东方万和仪表先后为贵州地质局500-1000米深井液位监测系统，武汉地震局80米地下水位监测项目，清华大学，吉林大学地球学院地下水深井液位监测.万和仪表致力于给用户工程师提供高精度,高稳定的测量方案，为用户解决深井液位测量难的问题。

本成果是一款应用于供水系统运行管理的软件，通过建立供水管网的水力与水质模 型，实时地仿真供水系统的运行状态，为供水系统的运行调度与管理提供全面、准确和 及时的信息服务。主要特性： 1.涵盖以 ArcGIS 为平台的全面 GIS 功能，对供水系统构造信息与模型参数实现综 合管理，且提供历史版本管理和模型验证功能； 2.与基于 GPRS 的 SCADA 系统无缝集成，实现模型动态修正； 3.实时跟踪系统运行工况，预测用水量，仿真流量、水压、浊度、余氯量等各水力 与水质参数变化，分析水压或水质超标区域，计算供水系统各项技术经济指标，并用灵 活定制与控制的文字、图形、表格、曲线等丰富多彩的形式表达，或及时提醒与报警； 提供 GPS 定位、设备维护管理、阀门状态管理、管网改造仿真、调度方案仿真、供 水能量分析等多项应用功能。

一、建模和仿真 针对国内机车柴油机运用现状，本项目确定了基于电控单体泵喷油系统的机车柴油机作为研究对象，对柴油机和控制策略进行建模，并通过大量的仿真进行验证。在该模型中，可以通过调整模拟平台的各个功能算法中的控制参数，使系统的性能达到最佳，为电控单元的硬件开发提供理论依据，能够在最大程度上加快电控柴油机ECU开发进程。 二、硬件开发 依据电控单元的建模仿真所得出的最佳控制参数，我们开发研制了该套电喷控制系统。 它可以精确地控制电喷柴油机各种喷油系统的各个缸的喷油，泵喷嘴系统(Pump Nozzle Unit--PNU)和泵管嘴系统(Pump PipeNozzle---PPN)。它除了可以用于电喷柴油机的转速控制外。同时，由于使用了功能强大的处理芯片，它还能完成如输出功率控制等其他的功能和任务。 在电喷控制系统中还有故障检测功能，并可以通过网络上传给司机室显示屏，一旦发生故障时可以给司机更直观的显示。同时我们也开发了标定系统。 目前，对机车柴油机采用电子控制技术成为当前提高柴油机乃至整车性能的一种有效方法。我们开发研制的电喷控制系统已经成功应用到我国内燃机车牵引用的柴油机中，对于提高柴油机和整车性能起到很大的作用。   应用范围： 该项目所建立的柴油机和电喷控制系统的模型能够应用在应用基于电控单体泵喷油系统的机车柴油机的电控系统开发中。我们所开发的电喷控制系统能够应用在国内内燃机车牵引用的柴油机中。

维修性虚拟仿真与评价技术采用虚拟现实技术应用于维修性的设计、分析、验证与评估。该技术以相似性理论和系统科学为理论基础，综合维修性设计与验证技术、先进仿真技术、人因工程学和系统工程等技术特征，以直观、形象、交互性强等的特点，突破传统依赖实物样机开展维修性设计与验证易造成的周期长、费用高、设计更改困难等缺陷。基于数字样机开展维修性设计与评价工作，在工程应用上可有效将维修性与产品性能进行一体化设计，并在产品设计早期即可并行开展维修性与总体布局设计，技术成熟度高，在航空、航天、兵器、船舶等行业具有广阔的应用前景。

在Windows XP环境下，以opengl为底层图形平台，用VC6.0开发了三维数控弯管机仿真系统。整个弯管机机械模型由7个装配件和18个零件组成。在CAD系统中设计弯管机模型，然后导出到本系统中。弯管机的YBC三个轴可手动控制单步转动，加载管件后若料夹夹紧了，可手动单步弯管。仿真时系统可实时显示当前坐标和G代码。仿真系统具有三个轴的限位功能。墙面和地面作为碰撞约束可入系统中。该三维数控弯管机仿真系统实现了管件与机床、管件与管件和管件与墙体或地面的碰撞检查。在仿真过程中，发生碰撞后仿真立刻停止，并用红色显示干涉部分的零部件， 本系统有独立的装配模型导入、显示功能，Windows环境中的NC数控操作界面，通用的碰撞检查算法库dll，以及基于opengl的显示库dll。所以本系统具有很强的通用性和可移植性，可用于一般机械设备的仿真。

空调系统中，制冷剂的状态与流量、换热器的传热效率、压缩机特性、膨胀阀的节流特性等众多因素相互耦合，系统的一个稳定状态往往对应参数的多个解，于是寻找参数的最优解，实现系统最佳匹配与优化控制，成为节能控制的核心问题。基于最佳冷凝蒸发压差的控制策略，摆脱了单纯的过热度反馈控制模式，开发了基于流型与分区模型的空调系统稳态仿真模型和双联变制冷剂流量的制冷系统稳态仿真模型，通过仿真与实验验证，证明了该控制策略可以实现制冷空调系统的最优匹配，达到节能降耗的目的。

本成果是获得省部级和学会级三等以上奖励的重点纵向成果。该成果是集列车运行计划编制、牵引计算、列车运行仿真于一体的高速铁路设计运营仿真系统，可应用于辅助工程设计，对项目建成后的运营情况进行全方位模拟仿真，验证线路、站场、电分相、信号等设计方案、运输组织方案的可行性，检验运输设备对运输需求的适应性。该成果已在中铁工程设计咨询集团有限公司设计线路中得到运用。