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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
压力补偿式内镶圆柱滴灌管及农业大棚系统
本实用新型公开了一种压力补偿式内镶圆柱滴灌管及农业大棚系统。压力补偿式内镶圆柱滴灌管包括水管和多个圆柱滴头，水管上开设有多个出水口，圆柱滴头的外管壁的中部形成有螺旋状凹槽，圆柱滴头一端部的内管壁开设有连通螺旋状凹槽的进水孔，圆柱滴头另一端部的外管壁上开设有环形凹槽，环形凹槽中设置有硅胶筒，硅胶筒上开设有多个贯通孔，硅胶筒的内筒壁与环形凹槽之间形成压力调节腔体，圆柱滴头设置在水管中，螺旋状凹槽与水管的内管壁之间形成螺旋缓冲通道，硅胶筒的外筒壁与水管的内管壁之间形成稳压出流腔体，出水口与对应的稳压出流腔体连通，压力调节腔体与螺旋缓冲通道连。实现提高压力补偿式内镶圆柱滴灌管的使用可靠性。
青岛农业大学
2021-04-13
脚型三维扫描和足底压力集成测试分析系统
已有样品/n前期与安徽大学电子信息工程学院联合研制了基于激光扫描的三维脚型测量系统， 实现了三维脚型参数的采集、 脚型重构和纹理修饰等功能， 已经用了江苏省体科所的脚型调查研究， 为基于光学方法的非接触式三维脚型测量技术开发奠定了坚实的实践基础。 此外， 团队成功掌握了大面积柔性阵列压力传感器的一整套生产工艺， 并在此基础上开发了大面积的足底压力感应场地系统， 所提供的高精度步态分析系统已被国内几个主要的体育大学作为日常教学训练设
中国科学院大学
2021-01-12
压力补偿式外镶圆柱滴灌管及农业大棚系统
本实用新型公开了一种压力补偿式外镶圆柱滴灌管及农业大棚系统。压力补偿式外镶圆柱滴灌管包括水管，水管上开设有多个出水口，还包括多个圆柱滴头，圆柱滴头的内管壁的中部形成有螺旋状凹槽，圆柱滴头的内管壁的端部形成有环形凹槽，环形凹槽中设置有硅胶筒，硅胶筒上开设有多个贯通孔，硅胶筒的外筒壁与环形凹槽之间形成稳压出流腔体，圆柱滴头的外壁上开设有与稳压出流腔体连通的排水孔，圆柱滴头套在水管的外部，螺旋状凹槽与水管的外管壁之间形成螺旋缓冲通道，硅胶筒的内筒壁与水管的外管壁之间形成压力调节腔体，压力调节腔体与螺旋缓冲通道连通。实现提高压力补偿式外镶圆柱滴灌管的使用可靠性。
青岛农业大学
2021-04-13
高效多自由度无线电能传输技术及装置
团队（重庆大学无线电能传输技术研发课题组）自2002年以来便开始对 于无线电能传输技术的研究。同时，着力无线电能传输技术的应用推广，先后与 中国海尔集团、中海油服集团、中船重工集团等大中型企业合作，形成了一批可 实际应用的工程装置。作为理论技术研究与技术开发方面，先后完成系统整体建 模及控制理论研究，高频电力电子变换及高效多自由度电磁转换机构研究，形 成具有自身特色的理论与技术体系，推出了大量的科技成果，为我国无线电 能传输技术应用推广做出应有贡献。 制约无线电能传输技术发展的瓶颈问题在于传输效率相对较低，空间 尺度及灵活度较小。课题组重点围绕无线电能传输技术的高效、多自由度等关 键技术问题，开展了理论、技术到工程化应用一系列研究与开发工作，着力于高 频电力电子变换电路及相关控制策略、频率稳定控制技术与实现、电磁机构研究 与优化设计、多自由度拾取变换技术等方面的深入研究。创新性提出了均衡磁场 管状空间的功率电磁场聚集技术；多自由度高效拾取模式与转换技术；系统复杂 电磁综合特性的非线性建模及控制技术；基于能量注入包络控制的新型电能变换 技术，形成了完整的理论研究及工程应用技术体系，并自主研制出从瓦级到几十 千瓦不同输出功率等级和几种典型应用领域的实验装置、工程装置和特种示范系 统。
重庆大学
2021-04-11
一种单自由度主被动隔振装置
本发明公开了一种单自由度主被动隔振装置，包括由下至上依 次连接的基础平台、下弯曲片弹簧、波纹屏蔽管、上弯曲片弹簧和负 载平台;下弯曲片弹簧和上弯曲片弹簧构成被动隔振单元，波纹屏蔽 管内放置主动隔振单元。通过主动控制单元与被动隔振单元的复合使 用，本发明不仅对高频振动干扰具有良好的高衰减率隔振效果，还能 有效的实现低频共振抑制，隔离低频振动，可有效抑制微振动环境， 为遥感卫星高分辨率观测成像等设备提供稳定的工作环境。
华中科技大学
2021-04-14
一种四自由度倒装键合头
本发明公开了一种四自由度倒装键合头，包括一个基于滚珠花键副的两自由度串联机构、一个两自由度的并联机构和吸嘴。在串联机构中，滚珠花键轴通过转动副与滑块相连，驱动滑块实现倒装键合头 Z 方向的移动；其套筒通过另一转动副固定在机架上，驱动与套筒固连的拨叉实现倒装键合头 Z 方向的转动；并联机构由上、下平台，以及连接两者的一条固定支链和两条运动运动支链组成，驱动两条运动支链中的移动副实现倒装键合头 X、Y 方向的微小转动；并联机构的上平台与滚珠花键轴固定连接，下平台安装拾取/贴放裸芯的吸嘴。本发明实现了倒装
华中科技大学
2021-04-14
一种六自由度水下机器人
本发明公开了一种六自由度水下机器人，包括壳体，壳体上设 置有主姿态调整推进组、主动力推进组和辅助姿态调整组，三者均包 括姿态调整装置，所述姿态调整装置包括导流罩、电机座、电机和螺 旋桨；主姿态调整推进组的三个导流罩呈等腰三角形布置且三者的中 心线均平行于 Z 轴，并且其中的两个导流罩的中心线所形成的平面平 行于 Y 轴，而另一个导流罩到这两个导流罩的距离相等；主动力推进 组的两个导流罩的中心线均平行于 X 轴，且这两个导流罩的中心线所 形成的平面平行于 Y 轴；辅助姿态调整组的导流罩的中心线平行于
华中科技大学
2021-04-14
一种自由曲面微细铣削切削力建模方法
本发明公开了一种自由曲面微细铣削切削力建模方法。包括如 下步骤:(1)获取包括刀具半径 R、刀具螺旋角β、切削刃数 Nf、每齿 进给量 ft、刀具偏心距ρ和刀具初始偏心角αr 在内的加工参数;(2) 将刀具的切削刃沿刀具轴向离散成一系列切削微元，获取参与切削的 切削微元;(3)计算当前切削刃的轴向位置角为φ的切削微元 P(k,φ)的 瞬时切削厚度;(4)计算切削微元 P(k，φ)的切削力;(5)利用步骤(3) 和(4)计
华中科技大学
2021-04-14
高温超导电动悬浮列车静悬试验台超导磁体的自由度控制与安全防护系统研究
技术成熟度：技术突破
1.原理：结合磁浮列车极端运行工况，充分考虑运行环境的强磁场，深入研究机-电-磁耦合机制，精确调节磁体悬浮姿态，以实现超导磁体在液氮温区（-196℃）自稳定悬浮。
2.创新点：
（1）研发国产化低功耗悬浮控制模块，能耗较进口设备降低35%；
（2）突破-196℃环境下多系统协同控制技术，填补国内工程化应用空白。
3.应用场景：
（1）高速磁浮列车静悬试验台
（2）精密仪器运输平台
（3）航空航天地面测试装备
4.应用案例：前期开发的自由度控制系统，已被合作团队应用且效果较好。
长春工业大学
2025-05-20