已形成高效率超宽带行波管等军用核心关键元器件的电参数数字化设计能力，研发了我国第一套有自主知识产权的高性能行波管三维仿真设计软件，该软件已成为我国电真空行业核心设计软件。项目申请国家发明专利21项，获计算机软件著作权23项。获2014年国家科技进步二等奖。目前正在开展热-力-电多物理场协同数字化仿真设计与虚拟制造技术的融合工作，可用于高端行波管、电接插件、微特电机等各类军用核心关键元器件的数字化制造。

技术团队突破了多模态医学影像高效分析处理、人体器官形态与功能模型构建、复杂手术实时交互仿真等关键技术，研制了虚拟手术支撑平台与系列手术仿真系统，形成了一批国际领先的科技成果及产品。主要包括：创新了多模态医学影像高效处理理论，协同处理效率较同期国际水平提升10倍以上，精度提升25%，解决了临床影像难以高效、精确利用的难题；建立了个性化人体

大跨拱桥关键技术研究团队经过多年的持续研究和实践，攻克了超大跨拱桥在关键结构设计、高精度施工技术与装备、管内混凝土灌注工艺以及新材料制备等在内的核心技术，形成了超大跨钢管混凝土拱桥和劲性骨架混凝土拱桥设计、施工与材料成套关键技术体系。 一、项目分类 关键核心技术突破、显著效益成果转化、促成重大科技创新突破的关键性、标志性事件或人物 二、成果简介 郑皆连院士长期致力于大跨拱桥建造关键技术的科技攻关和推广应用，带领“大跨拱桥关键技术研究团队”经过多年的持续研究和实践，攻克了超大跨拱桥在关键结构设计、高精度施工技术与装备、管内混凝土灌注工艺以及新材料制备等在内的核心技术，形成了超大跨钢管混凝土拱桥和劲性骨架混凝土拱桥设计、施工与材料成套关键技术体系。 在针对超大跨拱桥施工过程结构稳定控制难度大、河道地质条件复杂、管内混凝土脱粘脱空难克服等关键问题持续开展技术攻关，郑皆连带领团队攻克了超大跨拱桥高精度施工控制技术及装备、关键基础设计与处理、混凝土新材料制备等核心技术，创造了超大跨拱桥成套关键技术体系，实现了跨径、安全和质量的多重关键突破。 在高精度施工控制技术及装备方面，创建了吊塔扣塔一体化设计及施工过程高精度主动控制体系。以力主动控制代替刚度被动控制，实现吊塔扣塔一体化设计及塔架偏位高精度精确控制，发明了拱桥智能张拉位移高精度控制系统方法和基于影响矩阵原理的一次张拉施工优化方法与控制技术，解决了传统施工中吊塔扣塔分离为保障刚度设置巨型塔身难以保障塔架偏位的高精度控制施工过程不确定性风险高的缺陷难题。 在拱桥基础设计与处理方面，创建了“地连墙+卵石层注浆加固”的大跨拱桥基础设计和处理方法。采用圆形地连墙深入地基岩石，并对地连墙内的卵石层进行注浆加固，克服了传统技术难以在平缓河岸的卵石层地基架设大跨拱桥拱座基础的缺陷，实现了大跨拱桥从山区向平缓河道的扩展。 在混凝土新材料制备方面，研发了收缩补偿分时膨胀自密实管内高性能混凝土制备和检测关键技术。根据混凝土时变收缩特性研发了收缩补偿分时膨胀自密实管内高性能混凝土，提出了基于超声波传播精确路径的钢管混凝土灌注密实度超声定量分析方法。克服了传统技术下管内混凝土脱粘脱空难克服且难以无损定量分析的缺陷。

3D打印加建筑，利用层层堆积的基本原理，采用工业机器人逐层重复铺设材料层构建自由形式的建筑结构的新兴技术。建筑3D打印机的构成和传统打印机基本一样，主要包括控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等。建筑3D打印机根据电脑上设计的完整的三维模型数据，通过一个运行程序将材料分层打印输出并逐层叠加，最终将计算机上的三维模型变为建筑实物。目前项目已经在江北新区有实体展示，处于可以产业化阶段。

项目简介 泵站的进出水流道对泵站整体的效率高低有较大影响，尤其是大型泵站。因此在设 计或改造泵站之前一定要对进出水流道进行性能测试，以优化设计结果。本项目采用多 场同步测试技术对泵站进出水流道进行内外特性测试，并进行 CFD 优化。例如：大中型 泵站进出水流道优化设计，大中型泵装置整体性优化匹配，大中型泵站模型泵装置试验， 大型泵站水机电耦合动力特性研究，大型泵站现场流量测试技术。在申请专利 1 项；已 授权专利 1 项，专利号：ZL201010520430.8 已为多个泵站提供了技术

钢铁工业是我国国民经济的重要基础产业和实现工业化的支柱产业。钢的高效化、洁净化、稳定化和智能化生产是钢铁企业生存和发展的方向。钢铁生产过程中，根据钢种的不同，所采用的精炼工艺和设备也不同。其中，RH 真空精炼工艺具有高效、高洁净的生产特点，广泛应用于 IF 钢和硅钢为代表的冷轧钢种、管线钢为代表的热轧钢种、以及轴承钢为代表的特殊钢种的生产。因此，提升RH 真空精炼的效率和能力能够一方面缩短各高品质钢种的精炼时间，更好地与高拉速连铸相匹配，提升生产效率，另一方面能够更好地脱碳和去除夹杂物，提升产品质量，这两方面都能够给钢铁企业带来很好的效益。 根据几何相似和动力学相似建立了对应实际RH模型比例为1: 5的RH物理模型。利用 PIV 技术测量流场，示踪粒子选用空心 SiO 2 微球，获得了 RH 水模型钢包和真空室内中心纵截面上的速度矢量分布，并根据速度场分布计算出对应的湍动能及其耗散率的分布；在 RH 水模型钢包内布置监测点，在加入示踪粒子（饱和 NaCl溶液）的同时开始测量监测点处电导率的变化，获得电导率变化曲线后，将电导率变化在±5%之内的时间为混匀时间，密集布置监测点并多次重复测量，得到整个钢包中心纵截面上的混匀时间分布。根据上述方法分别研究吹气流量、真空室压力、吹气孔数对 RH 内部流场特性及混匀状态的影响。 在原物理模型基础上改变浸渍管的形状，分别设计两浸渍管均为椭圆管 RH、两浸渍管中上升管为圆管下降管为椭圆管 RH 以及标准圆管对比 RH 水模型，研究浸渍管形状对流场特性及混匀状态的影响。两浸渍管均为椭圆管时，能够增大液体的循环流量，降低钢包整体的混匀时间；当只改变下降管形状，选用椭圆管作为下降管时，能够起到增大钢水涌入真空室的速度同时降低钢水对钢包底部的冲击的效果。 通过工业实验，对某超低碳钢 RH 全精炼过程进行密集取样，分别取圆管和椭圆管 RH 冶炼的钢样分析，检测钢中碳含量。对比得到，使用两椭圆形浸渍管对提高 RH 循环流量具有显著作用，能够在较短的时间内将钢中碳含量降到很低的程度，起到缩短冶炼时间的效果，提高了生产效率。RH 内钢液的流动时一个复杂的三维湍流流动，湍流速度在空间上存在随机涨落，从而形成了显著的速度梯度，在钢液粘性力作用下通过内摩擦不断地将湍流动能转化为分子运动的动能。湍动能（m2 /s 2 ）和湍动能耗散率（m 2 /s 3 ）是用来表征湍流的两个重要参数。 湍动能是衡量湍流发展或衰退的指标，定义式为： 湍动能耗散率是指在分子粘性作用下由湍流动能转化为分子热运动动能的速率，通常以单位质量流体在单位时间内损耗的湍流动能来衡量。因此，湍动能耗散率可以定义为：如图 2 所示，钢包内部湍流动能及其耗散率（即搅拌功率，两者单位不同，数值相差 1000 倍）的分布，集中在下降管下方和靠近上升管的地方湍动能及其耗散率较大。图3分别显示了PIV测量得到的钢包内流体的时均速度和某一时刻的瞬时速度分布。对比可知，由于湍流流动的本质，瞬时速度表现处一定的随机性。基于上述研究方法开发了椭圆形浸渍管技术，并应用于首钢股份公司迁安钢铁公司 210t RH 精炼设备。与圆形浸渍管相比，达到了如下表所示指标。

围绕蚕茧丝废弃物的循环利用、蚕丝蛋白增值关键技术、蚕丝蛋白医用功能化等重要科学问题开展研究并取得了重要突破：1）阐明了蚕丝蛋白结构特点及其分子质量调控关键要素，实现了不同分子质量丝素蛋白和丝胶蛋白的规模化生产；2）解决了丝素蛋白生物材料表面活化与医用功能化关键技术，研发了蚕丝11蛋白人工皮肤、多孔支架、骨组织修复材料；3）实现了蚕丝蛋白多元化利用，研发了蚕丝蛋白吸水保水材料、涂覆化纤新功能材料、护肤产品等。

高端装备制造是带动整个制造产业升级的重要引擎。我国高端装备制造存在的主要问题是装备可靠安全性差、智能化水平低、控制基础技术落后。多年来，本学科依靠重大技术创新，探索和开创高端工业制造装备自动化控制技术体系，突破复杂工业制造环境下的机器实时精密鲁棒视觉感知、高速高精度运动控制和高可靠分布式自主协同控制三大关键技术。研制出自主知识产权产业的大型工业制造机器人自动化生产线成套智能控制系统品牌，并产业化3120台套设备，技术成果获国家科技进步二等奖3项，省部级发明科技进步一等奖5项。研发了国内第一台安瓿、大输液医药异物视觉检测机器人，国内第一条大型塑料瓶输液自动化生产线成套装备，国内第一条非PVC模软袋输液自动化生产线成套装备，以及国内第一条塑料安瓿吹灌封三合一自动化成套装备。

针对农业废弃物秸秆产量大、分布广、收集运输成本高的瓶颈问题，开发了秸秆就地转化制备生物炭技术与装备。该装备包括进料预处理、热解炭化、余气处理等系统，采用自主设计的螺旋管式床热解反应器，利用热解油气燃烧供能，通过螺旋状内外套筒间壁换热，实现装置小型化、轻质化、紧凑化和塑形化，可根据收割机外形，灵便的装载于收割机两侧，在田间收割农作物时就地处理秸秆。秸秆热解产物在高温下分离，生物炭可直接还田，可改良土壤与固碳减排，也可收集提质作为高端用途，实现秸秆就地转化与综合利用。