本发明公开了一种高速电主轴力-热耦合建模方法，包括：分别获取轴承与主轴待结合的表面、以及主轴与轴承待结合的表面的工程参数，并利用分形接触理论以及赫兹接触理论计算轴承与主轴之间结合面的刚度和热传递系数与接触压力和接触间隙的映射模型，根据轴承的结构参数和材料参数并使用轴承力学模型和轴承热学模型获得轴承负载和温度与刚度、轴承外圈接触热阻、轴承内圈接触热阻和发热功率之间的映射模型，计算主轴的电机热源，计算主轴各表面散热系数，根据主轴的结构和上述结果构建有限元模型，读取主轴的运行参数，用有限元模型对运行参数进

本发明公开了一种具有耦合电感的多电平级联逆变器，其中， 有 N 个逆变单元并联，每个单相 H 桥对应一个耦合电感，N≥2，且 N 为自然数；同一个单相 H 桥逆变单元的左桥臂侧的上桥臂是第一功率开关管，同一个逆变单元的左桥臂侧的下桥臂是第二功率开关管，同 一个单相 H 桥单元的右桥臂侧的上桥臂是第三功率开关管，同一个单 相 H 桥单元的右桥臂的下桥臂是第四功率开关管，第一功率管、第二 功率管、第三功率管和第四功率管均为绝缘栅双极性晶体管 IGBT；N 个耦合电感以循环对称的结构连接。本发明在无需复杂

通过非饱和带入渗井（注水井）进行人工补给，是含水层人工补给的重要方法之一。该方法主要适用于潜水面埋藏较深或地表覆盖不利于人工补给的场地。预测人工补给过程中非饱和-饱和带水流的响应、计算含水层的补给量是评价及设计人工补给方案的重要指标，传统定量评价模型仅适用于饱和带注水井流问题，缺少非饱和带井流模型。因此，采用传统模型评估考虑非饱和带入渗井方式的人工补给方案时会引起较大误差。 这项研究利用解析方法，开发了非饱和-饱和水流耦合的解析模型，用于评价非饱和带入渗井引起的非饱和-饱和水流过程，计算含水层的补给量。研究结果发现，非饱和带的储水性对人工补给的效率有较大影响：储水性小的非饱和带在补给过程中水流可以很快达到稳定，注入井中的水流可以很快到达饱和带，且大部分都可以存储于饱和带中，有利于人工补给；反之，则不利于采用非饱和带入渗井的方式进行人工补给。同时，揭示井的结构和含水介质的各向异性仅会影响初期的饱和带补给量，不影响后期稳定的补给量。传统模型由于未考虑非饱和带的储水性质，会过高估计饱和带的补给量。该解析模型为人工补给定量评价提供了重要的工具。

欧Ⅳ、欧Ⅴ汽油标准要求硫含量大幅降至<50-10ppm，并严格控制烯烃和芳烃含量，而中国汽油池中催化裂化（FCC）汽油占70%以上，是汽油池中硫和烯烃的主要来源，高清洁/辛烷值的催化重整（20%左右）、烷基化、异构化、醚化汽油组分较少，面临巨大的投资、成本压力，催化重整还存在与乙烯争石脑油原料及芳烃含量限制等问题。目前中国燃料乙醇的生产成本居高不下，其中乙醇脱水的高能耗是制约其发展的关键瓶颈之一，同时，添加燃料乙醇也并不能从根本上解决炼油/汽油池中的这些关键瓶颈问题，并且乙醇汽油还存在雷德蒸汽压升高、夏季对轻烃的部分挤出效应、对橡胶、塑料、金属件有一定的溶胀、腐蚀作用，以及易产生相分离、保存期不长、需单独的储运配送系统等问题。因此迫切需要寻求能够破解“汽油升级”、“乙醇汽油”等发展困局之良策。 而由乙醇制备ETBE/TAEE/THEE（乙基叔烷基醚），更是要面对多个难分离共沸物系的高能耗，并且还与异烯烃的高转化率/选择性/反应速率要求形成矛盾/制约，特别是可能影响到后继化工过程如1-丁烯分离、烯烃异构化等对C4/C5的进一步深加工处理。通常分离过程占整个叔烷基醚制备投资的50%及能耗的90%以上，因此其较为高昂的能耗/成本是制约其推广应用的关键瓶颈本技术运用价值工程原理，巧妙地将ETBE制备过程中的多重矛盾/制约，通过组合成一个具有杠杆作用的多重耦合/集成功能模块： ·耦合分离纯化ETBE/乙醇和含水乙醇，并可联产无水乙醇（如1～3摩尔/摩尔ETBE）； ·可与现有主要ETBE生产技术进行组合/可利用现有主要装置设备； ·可提高/保证异丁烯的转化率/选择性/反应速率，有利于后继化工过程； ·可提高/保证ETBE的纯度（乙醇<0.1～1%），便于直接加入汽油池； ·可显著降低能耗/成本（比现有ETBE/乙醇分离技术降30～50%并省去脱水能耗）； ·特别有利于优化集成ETBE/TAEE/THEE制备过程（可比现有醇醚和/或乙醇脱水技术降低能耗/成本50～80%甚至以上）； ·撬动/提升炼油/汽油池系统的价值——FCC汽油可在深度加氢脱硫、降烯烃的同时提高辛烷值、降低雷德蒸汽压，可大大减轻炼油系统的巨额投资压力/降低汽油加工成本； ·炼油/汽油池杠杆效应：总量增加、价值提升、节省投资、使用方便； ·可增加轻烃——每百加仑汽油池以ETBE形式加入?加仑的乙醇可新增4.7：1的C4～C6轻烃，比乙醇直接加入的结果实际增加15倍体积，增加了ETBE的使用价值；E10雷德蒸汽压比乙醇汽油组分油升高7KPa，而制备TAEE/THEE可直接降低雷德蒸汽压～7Kpa； ·可减少芳烃、降低烷基化、异构化油用量——降低巨额投资压力及加工成本； ·减少CO 2排放——以ETBE形式加入汽油比乙醇可多减排24kgCO 2 /MJ乙醇； ·便于直接在汽油池调和——不必改变现有储运配送系统，可降低使用成本。 该技术已申请多项中国发明专利并已进入国际（PCT）阶段。

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。

北京师范大学环境学院陈彬教授课题组与美国马里兰大学、荷兰格罗宁根大学、清华大学等课题组的合作研究成果在国际知名刊物《Nature Communications》以研究论文（Research Article）形式在线发表。该研究首次在代谢视角下揭示全球城市低碳发展路径的差异化选择。 城市作为当下应对气候变化的核心主体，其经济社会活动显著影响着全球碳平衡。为实现《巴黎协定》1.5度控温目标和联合国可持续发展目标，如何进行城市低碳发展路径选择是一个急需探讨的问题。本研究首次融合人类活动占用的物理碳和生产消费的隐含碳排放，系统性追踪了全球城市的碳流量和存量变化及其对未来气候变化的潜在影响，为全球城市低碳发展路径的差异化选择提供依据。 研究结果显示（图1），城市所占用的碳有13-33%随化石能源燃烧以二氧化碳形式即时排放。此外，8-24%的碳被暂存于城市内部而尚未被释放（如家庭耐用品等），而这转变为存量的物理碳与每年的直接碳排放量级相当，其排放的潜力大小将持续影响未来的全球气候变化。因此，城市的资产性存量（如住房、生产设施和基础设施）如果在余下生命周期内得不到妥善管理与处置，将可能显著削弱目前国际社会缓解气候变化的努力。 由于城市形态、基础设施规模和居民消费等方面的不同，全球城市人均碳影响、碳强度或碳密度均呈现出了较大的差异性（图2）。鉴于这些差异性，尽管国际社会已建立了城市间减排联盟，目前仍难以制定出一种可被简单复制和推广的低碳策略。但值得注意的是，城市的发展和收入的提升不一定意味着高碳的生活。实际上，基于完整核算，全球城市可分为低碳低收入、高碳低收入、低碳高收入和高碳高收入等四种差异化路径。快速发展中的城市（如北京）仍有很大潜力在未来达成低碳高收入的路径，即在实现生活水平提升的同时，走向低碳甚至零碳社会。一个重要的前提是，不仅要对当前城市碳排放进行严格控制，还需对未来可通过存量释放的碳进行预先管理。这一基于代谢的新视角，将为进一步推进我国新时代绿色低碳城镇建设、全球城市及区域可持续发展提供理论支持。

项目成果/简介: 工艺描述： 将电解铝火眼碳渣破碎，与脱碳药剂充分混合，加入高温炉进行脱碳，得到中间产品；中间产品磨粉，与脱钠药剂充分混合，加入高温炉进行脱钠，得到粗氟化铝；粗氟化铝加入水浸槽，洗盐后得到氟化铝。 技术亮点： 属于电解铝危废高值产品化技术，拥有发明专利3件；实现了碳渣的全量利用，节约了原生氟资源；整个工艺绿色，没有废水废渣产生，废气达标排放；单位能耗远低于原生氟化铝，有效减碳；氟化铝产品符合现有国家标准。 知识产权类型:发明专利知识产权编号:202011250785.X技术先进程度:达到国际先进水平成果获得方式:与企业合作获得政府支持情况:无获得经费:7.50万元自筹资金:100.00万元

北京师范大学环境学院陈彬教授课题组与美国马里兰大学、荷兰格罗宁根大学、清华大学等课题组的合作研究成果在国际知名刊物《Nature Communications》以研究论文（Research Article）形式在线发表。该研究首次在代谢视角下揭示全球城市低碳发展路径的差异化选择。 城市作为当下应对气候变化的核心主体，其经济社会活动显著影响着全球碳平衡。为实现《巴黎协定》1.5度控温目标和联合国可持续发展目标，如何进行城市低碳发展路径选择是一个急需探讨的问题。本研究首次融合人类活动占用的物理碳和生产消费的隐含碳排放，系统性追踪了全球城市的碳流量和存量变化及其对未来气候变化的潜在影响，为全球城市低碳发展路径的差异化选择提供依据。 研究结果显示（图1），城市所占用的碳有13-33%随化石能源燃烧以二氧化碳形式即时排放。此外，8-24%的碳被暂存于城市内部而尚未被释放（如家庭耐用品等），而这转变为存量的物理碳与每年的直接碳排放量级相当，其排放的潜力大小将持续影响未来的全球气候变化。因此，城市的资产性存量（如住房、生产设施和基础设施）如果在余下生命周期内得不到妥善管理与处置，将可能显著削弱目前国际社会缓解气候变化的努力。 由于城市形态、基础设施规模和居民消费等方面的不同，全球城市人均碳影响、碳强度或碳密度均呈现出了较大的差异性（图2）。鉴于这些差异性，尽管国际社会已建立了城市间减排联盟，目前仍难以制定出一种可被简单复制和推广的低碳策略。但值得注意的是，城市的发展和收入的提升不一定意味着高碳的生活。实际上，基于完整核算，全球城市可分为低碳低收入、高碳低收入、低碳高收入和高碳高收入等四种差异化路径。快速发展中的城市（如北京）仍有很大潜力在未来达成低碳高收入的路径，即在实现生活水平提升的同时，走向低碳甚至零碳社会。一个重要的前提是，不仅要对当前城市碳排放进行严格控制，还需对未来可通过存量释放的碳进行预先管理。这一基于代谢的新视角，将为进一步推进我国新时代绿色低碳城镇建设、全球城市及区域可持续发展提供理论支持。

工艺描述： 将电解铝火眼碳渣破碎，与脱碳药剂充分混合，加入高温炉进行脱碳，得到中间产品；中间产品磨粉，与脱钠药剂充分混合，加入高温炉进行脱钠，得到粗氟化铝；粗氟化铝加入水浸槽，洗盐后得到氟化铝。 技术亮点： 属于电解铝危废高值产品化技术，拥有发明专利3件；实现了碳渣的全量利用，节约了原生氟资源；整个工艺绿色，没有废水废渣产生，废气达标排放；单位能耗远低于原生氟化铝，有效减碳；氟化铝产品符合现有国家标准。 

其他成果/n一种从高碳石煤中提取钒的方法，包括以下步骤：将原矿在球磨机内进行湿法磨矿，把得到的矿浆输送到密闭池中，与浓硫酸进行混合，在140～180℃对稀泥状的混合物进行熟化处理；熟化完后直接向密闭池中加水浸取钒，经固液分离后得到蓝色的浸钒溶液，用于制备V2O5产品。本发明无须对原矿进行干燥，直接进行湿法磨矿；熟化后的混合物为稀泥状，容易加水浸取钒；熟化工序采用保温隔热的密闭池设施，有效地提高了钒的浸取率；本发明与淋洗塔配合能完全吸收熟化过程中产生的废气，防止了环境的污染。本发明以稀泥状的混合物进行熟化反应，克服了现有浓硫酸熟化提钒技术中存在的工艺繁琐、成本高、环境污染的问题。