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多场耦合能质传递强化及调控理论与方法
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。
重庆大学
2021-04-11
一种生物电化学系统与UASB耦合的废水处理装置
本实用新型公开了一种基于阴极电势调控的生物电化学耦合上流式厌氧生物反应装置。该装置中，上流式厌氧生物反应器污泥层中设置环形电极，生物电极系统为所述的上流式厌氧生物反应器筒体内阴极附近的微生物提供能量较高的电子用于污染物的降解。参比电极通过紧固螺栓固定于生物阴极附近，并通过导线与在线检测仪和计算机连接，用于实时监测耦合反应器生物阴极的阴极电势。可根据不同污染物降解所需的吉布斯自由能通过能斯特方程计算反应所需的电势差，并通过调节生物电化学系统的外加电压将阴极电势控制在略低于所需电势差的范围内，达到低能耗，高效率地降解氯代硝基苯等难降解有机污染物的目的。
浙江大学
2021-04-13
一种耦合太阳能与化学链空分技术的低能耗富氧燃烧系统
本发明公开了一种耦合太阳能与化学链空分技术的低能耗富氧燃烧系统，该系统包括干蒸汽制取装置、化学链空分装置以及富氧燃烧装置，其中，干蒸汽制取装置包括太阳能集热器、蒸汽发生器和分流器，干蒸汽制取装置生成的干蒸汽经分流器分为两股：一股干蒸汽进入化学链空分装置用于吸氧反应器的流化气，另一股干蒸汽进入富氧燃烧装置，化学链空分装置生成的高纯度氧气进入富氧燃烧装置与干蒸汽和燃料进行混合燃烧，产物经简单冷凝分离后获得高纯度的二
华中科技大学
2021-04-14
一种西藏冻土区热管-热泵多级耦合的冻土地基稳定与居民供暖系统
一种西藏冻土区热管‑热泵多级耦合的冻土地基稳定与居民供暖系统，主要包括热管、热泵系统、PV/T集热器、缓冲水箱、三通阀、相变储能罐、止水阀。PV/T集热器连接热泵系统的压缩机和换热器，热泵系统耦合热管，并后连缓冲水箱，水箱分别连通相变储能罐与用户侧。当冻土层热稳定性差时，热泵系统启动，蒸发器吸收热管传递的冻土热量，PV/T集热器收集光伏电池板热量并预热循环工质。缓冲水箱产生高温水，一部分热量储存至相变储能罐，其余供用户侧使用。当冻土层趋于稳定时，热泵停止，热量由相变储能罐供给用户；待系统监测到冻土层稳定性变差后，重新启动热泵进入下一工作周期。此专利可以实现能源的回收利用，同时实现冻土保护与建筑供暖协同。
南京工业大学
2021-01-12
基于共轭化-诱导组装-自交联耦合从亚油酸制备有序微胶囊 的微加工机制
“基于共轭化-诱导组装-自交联耦合从亚油酸制备有序微胶囊的微加工机制”研究得到国家自然科学基金的资助（21276113）。以源自油脂的天然小分子亚油酸为载体原料，经双键共轭化-诱导组装-自交联的微加工过程，制备兼具成份绿色化、尺度多元化、构造有序化、形貌稳定化、载体功能化“五化”特征的有序微胶囊，以共轭亚油酸构建了第一种天然脂肪酸的非 pH 敏感型脂肪酸囊泡、生理 pH 环境适用的脂肪酸囊泡和刺激响应性囊泡载体。
江南大学
2021-04-13
七部门关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见
到2027年，脑机接口关键技术取得突破，初步建立先进的技术体系、产业体系和标准体系。
工业和信息化部
2025-08-08
裂解过程反应与传热过程耦合机理建模和 优化技术
乙烯工业是石油化学工业的龙头和核心，乙烯生产装置的核心部分是裂解炉，整个乙烯装 置效益与裂解炉的设计和操作有直接的关系，高水平设计和优化操作裂解炉是乙烯生产装置经 济效益提升的前提。本项目以乙烯裂解炉为例，研究了不同辐射模型对裂解炉流动、传质、传 热和反应的影响，建立准确的辐射模型；在此基础上，研究三维燃烧器的燃烧机理，比较不同 燃烧模型对裂解炉运行状况的影响，建立准确的燃烧模型；在以上模型的基础上，研究了裂解 炉炉膛CFD与炉管裂解反应模型耦合模拟和实验验证；在此基础上，建立基于CFD模拟的区域 法数学模型，研究了其在工业裂解炉中的应用，以提高工业装置的操作运行水平，降低成本和 能耗。
华东理工大学
2021-04-11
种养耦合及其废弃物循环利用关键技术转化应用
上海交通大学
2021-04-13
一种生物质快速热解与燃煤锅炉耦合系统
本发明公开了一种生物质快速热解与燃煤锅炉耦合系统，其包 括生物质快速热解设备、生物油重整分离设备、原油精炼设备和燃煤 锅炉设备，生物质快速热解设备用于将生物质进行快速热解以产生液 态生物油以及少量不凝结气体产物和固体含碳灰渣；液态生物油重整 分离设备用于将液态生物油进行化学物理分离得到液态生物原油和固 体生物炭；原油精炼设备用于将液态生物原油进行精炼以制取化工原 料或高热值能源产品；燃煤锅炉设备用于实现固体含碳灰渣、不凝结 气体产物和固体生物炭的能源化利用。本发明将生物质高效制取生物 油与燃煤锅炉有机耦合，实现高低能量的互补利用，实现了生物质资 源和能源的梯级利用。
华中科技大学
2021-04-13
近场谐振与感应耦合协同式生物遥测装置无线充电系统
本实用新型涉及无线电能传输技术领域，具体涉及近场谐振与感应耦合协同式生物遥测装置无线充 电系统，包括充电系统发射单元和充电系统接收单元；充电系统发射单元包括电源模块，与电源模块依 次连接的功率振荡模块、功率控制电路、距离传感器和模式选择电路和信息解调模块，与功率振荡模块 依次连接的通信线圈、发射加密芯片和电磁发射线圈；充电系统接收单元包括依次连接的电磁接收线圈、 接收加密芯片、信息调制模块、电池信息检测模块、整流降压模块、带温度补偿的稳压模块和
武汉大学
2021-04-14