致密砂岩气藏是当前和未来油气资源的重要勘探领域,其成藏机理是相关研究的首要问题。本成果设计制作了一套模拟致密储层条件下天然气呈“活塞式”推进的深盆气成藏物理模拟实验装置,通过物理模拟实验确定了含油气盆地致密砂岩储层条件下浮力作用下限变化料征及该下限处的动力学平衡关系,深化了致密秒岩气藏成藏机理的研究,为致密砂岩气藏圈闭围的预测提供了一种有效的手段。相关技术成果依托项目研究,已应用于塔里木盆地、准噶尔金地、哈萨克斯坦Marsel探区等地区致密油气资源勘探,取得了显著的成效和良好的经济效益。

项目成果/简介: 潜标可实现全海深海洋环境的定点、长期、连续、多层次、多要素同步观测，并具有隐蔽性好、不易被破坏等优点，是开展海洋环境长期连续观测最有效的手段。 自主研发系列海洋动力环境监测潜标：2008年以来，团队突破了深海潜标系列关键技术，自主研发了“海洋动力环境多尺度同步观测潜标”、“定时卫星通讯潜标”等系列高可靠性深海潜标，实现了海洋动力环境长期连续准实时观测。相关研发成果已获4项国际发明专利及8项国家发明专利授权。基于研发的潜标，在南海、西太平洋、东印度洋累计布放潜标400余套次，总结出一套安全高效的规范化、标准化的潜标布放回收作业流程，作业成功率达到100%，解决了我国海洋环境长期连续观测技术瓶颈，大幅提升了我国海洋环境长期连续观测水平。 构建了国际上规模最大的区域海洋潜标观测网—南海潜标观测网：自2009年以来，在南海开展潜标布放回收航次22次，累计布放各类潜标350套次，目前同时在位观测潜标42套，观测海域横跨吕宋海峡、南海深海盆、南海东北部与西北部陆坡陆架区，最长工作时间已接10年，是世界上规模最大的区域潜标观测网。南海潜标观测网于2017年完成潜标观测站位在南海深海盆的全面覆盖，实现了南海复杂环境的长期连续观测。上述成果入选2017年度“海洋与湖沼十大科技进展”。 构建了横跨西太平洋热带-副热带的全水深潜标观测阵：2015年以来，在西太平洋热带、副热带海域布放海洋动力环境监测潜标60余套次，构建了横跨热带、副热带（0-22°N）的西太平洋潜标观测阵，实现了西太平洋低纬度流系时空特征、中尺度/亚中尺度过程及混合的长期连续观测，有力支撑了西太平洋海洋动力环境研究工作的开展。 成功布放回收国际上首套万米综合观测潜标：基于自主研发的海洋动力环境监测潜标，2016年1月在马里亚纳海沟挑战者深渊成功布放国际上首套万米多学科综合观测潜标，并于2016年9月成功回收。目前以在马里亚纳海沟深渊海域构建了由6套潜标构成的海沟观测阵，实现了深远海域海洋动力环境的长期连续监测，体现了我国深远海长期连续调查的技术水平。项目阶段:工业化生产阶段效益分析: 该系统主要用于海洋动力环境的长期连续监测，是海洋环境监测最基本的设备和手段，可为海洋动力过程科学研究、海洋数值预报模式同化验证、海洋环境安全保障、海洋生态环境监测等提供数据和平台支撑，具有重要的科学、社会和军事意义。随着当前海洋科学研究、海洋资源开发、海上经济贸易、海上军事活动等方面的迅速发展，对海洋动力环境的观测和认知的需求日益迫切，海洋动力环境监测潜标的需求量迅速增加，具有突出的经济效益前景。知识产权类型:发明专利 、 软件著作权知识产权编号:US 9,372,082 B1 US 9,423,251 B2 US 9,593,947 B2 US 9,557,171 B2 201410252441.0 201410252601.1 201410821320.3 201510243938.0 201510244120.0 201510244469.4 201510244144.6 201410820855.9技术成熟度:通过中试技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:无

本项目研究了单个动力源分时段驱动多个负载的传动方案，采用电磁控制技术设计了分体式电磁联轴器，通过径向移动活动半联轴器，实现其与不同位置的多个固定半联轴器分时段接合。将该分体式电磁联轴器应用于多层升降横移式立体车库各层车位的升降传动装置，能够实现同一层的多个车位共用一台升降电机，电机分时段驱动各个车位的升降动作，减少电机数量，提高电机的使用率；多个车位采用一台升降电机驱动，能够方便的在电机驱动部分安装配重块，以减小电机功率、节约能源。本项目获批发明专利3项。

该产品采用了创新型结构，具有较强的承载能力和大阻尼特性，可用于中、重型动力装置的隔振。其阻尼峰值及频率可以依据实际需要进行调节，从而大幅度降低振动与噪声水平，显著提高乘坐舒适性，并且结构简单，成本较低。采用了特别的保护措施，具有良好的密封性和较高的可靠性。样品已通过动态特性测试和装车实验，也可进行乘用车动力装置匹配。

泛素-蛋白酶体体系（Ubiquitin-Proteasome System，简称UPS）是细胞内最重要的蛋白质降解通路，对维持生物体内蛋白质的浓度平衡，以及对调控蛋白、错误折叠或受到损伤的蛋白的快速降解起着至关重要的作用，参与了细胞周期、基因表达调控等多种细胞进程，由UPS失常引发的蛋白质新陈代谢异常与众多人类重大疾病直接相关。2004年，Aaron Ciechanover, Irwin Rose和Avram Hershko三位科学家被授予了诺贝尔化学奖，以表彰他们对该降解通路的发现。UPS中蛋白酶体是细胞中最基本的、最重要的不可或缺的、最为复杂的大型全酶超分子复合机器之一，人源蛋白酶体全酶包含至少33种不同的亚基，总原子质量约为2.5MDa。美国FDA批准的多种治疗癌症的药物分子即以蛋白酶体为直接靶标。近年来，随着冷冻电镜技术的发展和应用，人们对这一大分子机器的结构和功能研究得以不断深入。2016年，毛有东课题组与合作者报道了人源蛋白酶体基态的3.6Å冷冻电镜结构及其他三个亚纳米分辨构象，并首次发现一个亚稳态构象的核心颗粒（Core Particle，简称CP）底物转运通道处于开放状态（见PNAS 2016, 113: 12991-12996）。2018年4月，该课题组又报道了6个ATPγS结合状态下的26S动态结构，包括三个CP开放态对应的亚稳简并态近原子分辨（4~5Å）结构（见Nature Communications 2018, 9: 1360）。尽管这些工作揭示了蛋白酶体的基本架构和内在运动行为，但由于缺乏蛋白酶体与底物之间的相互作用，人们对于蛋白酶体如何实现底物降解的原子水平工作机制仍一无所知。此外，尽管冷冻电镜技术近年来广泛应用于分析具有动态特征的蛋白复合体结构和平衡态构象，但对其中间态结构和非平衡构象分析的分辨率水平往往局限在4～6埃或更低，离真正的全原子水平动力学分析还有相当一段距离。 为了真正实现原子水平的蛋白酶体底物降解动态过程的冷冻电镜三维重建和动力学表征，毛有东课题组攻克了两大技术难题。其一，如何在蛋白酶体完成底物降解之前抓到它的所有可能的中间态构象？课题组发展了一种新颖的核酸置换法，利用ATPγS降低AAA-ATPase激酶水解活性的特点，在底物降解中间过程，通过将ATP快速置换成ATPγS，结合快速冷冻的优势，从而扑捉到蛋白酶体在底物降解过程的中间态。其二，如何在从冷冻电镜数据中分析出更多构象的同时，还把分辨率做到3埃甚至更好？课题组通过多年持续努力，发展了多种基于人工智能和机器学习的冷冻电镜图像聚类的新型算法，并针对蛋白酶体的动力学特征，设计了一套极其有效的整合了多种算法的多构象分类流程。通过这两套技术方案的完美结合，课题组成功解析了人源蛋白酶体在降解底物过程中的七种不同的、但差别甚微的、高分辨原子水平的天然态构象（Native states），完整展示了蛋白酶体从泛素结合到去泛素化，再到底物转运的动态过程。与同期在Science上发表的与底物结合的酵母蛋白酶体的4.2-4.7埃冷冻电镜结构（Science doi: 10.1126/science.aav0725，来自加州伯克利分校和Scripps研究所）相比，该Nature论文不仅总构象数量多一倍，全部构象分辨率还高1-2埃。由于Science论文采用了抑制Rpn11去泛素活性的策略，其非天然态结构中底物并不能真正自由转运，所推测的机理仅限于底物转运这一步，对于其他三大Nature论文所回答重要问题均无法给出答案。这体现了该Nature论文不仅在实验方法的原创性上和数据分析水平和质量上，更在科学发现和问题探究的深度和广度上大幅超越了来自Science的竞争性论文。图一 七个利用冷冻电镜解析的精细原子结构完整揭示了从泛素识别、去泛素化反应、转运启动和持续降解的核心功能动态过程。 作为整个蛋白酶体的动力来源与运转核心，AAA-ATPase激酶分子马达展现出了三种不同的核苷酸水解协作模式，6个ATPase亚基协调工作，交替与底物发生相互作用。在去泛素化过程（EB态）中，处于对立位置的两个ATPase亚基Rpt2与Rpt4水解ATP，而Rpt5与Rpt6则释放ADP，ATPase内的底物转运通道被打开，使得底物可以进入轴心通道；与此同时，去泛素化酶Rpn11亚基与泛素及底物发生相互作用，执行其作为去泛素化酶的功能；在转运起始过程（EC态）中，相邻的两个ATPase亚基Rpt1与Rpt5会同时水解ATP，调控颗粒（Regulatory Particle，简称RP）发生大规模转动并释放泛素；在底物去折叠与转运过程（ED态）中，三个相邻的ATPase亚基会分别同步进行ATP的结合、ADP的释放与ATP的水解，这一过程会单向传递下去，将ATP水解释放的化学能转换为机械能，使得相应的ATPase亚基发生刚体转动，推动底物的去折叠和单向输运，同时CP的转运通道入口打开，底物被送入通道中进行降解。这些研究结果为几十年来对蛋白酶体功能的研究提供了宝贵的第一手原子结构和动力学信息，对于理解生物体内蛋白质的降解过程和一系列负责物质输运的ATPase马达分子的一般工作原理具有极为重要的科学意义。

电动汽车采用动力电池包提供能源，动力电池的热管理系统是电动汽车最重要的系统之一。动力电池的热管理决定了电动汽车的充电速率以及极端条件下的使用性能。项目开发了高精度的模型并数值模拟了动力电池包在不同充、放电，不同环境温度下的电池温升及电池包内温度分布，与试验数据对比表面模拟精确，可替代试验。

潜标可实现全海深海洋环境的定点、长期、连续、多层次、多要素同步观测，并具有隐蔽性好、不易被破坏等优点，是开展海洋环境长期连续观测最有效的手段。 自主研发系列海洋动力环境监测潜标：2008年以来，团队突破了深海潜标系列关键技术，自主研发了“海洋动力环境多尺度同步观测潜标”、“定时卫星通讯潜标”等系列高可靠性深海潜标，实现了海洋动力环境长期连续准实时观测。相关研发成果已获4项国际发明专利及8项国家发明专利授权。基于研发的潜标，在南海、西太平洋、东印度洋累计布放潜标400余套次，总结出一套安全高效的规范化、标准化的潜标布放回收作业流程，作业成功率达到100%，解决了我国海洋环境长期连续观测技术瓶颈，大幅提升了我国海洋环境长期连续观测水平。 构建了国际上规模最大的区域海洋潜标观测网—南海潜标观测网：自2009年以来，在南海开展潜标布放回收航次22次，累计布放各类潜标350套次，目前同时在位观测潜标42套，观测海域横跨吕宋海峡、南海深海盆、南海东北部与西北部陆坡陆架区，最长工作时间已接10年，是世界上规模最大的区域潜标观测网。南海潜标观测网于2017年完成潜标观测站位在南海深海盆的全面覆盖，实现了南海复杂环境的长期连续观测。上述成果入选2017年度“海洋与湖沼十大科技进展”。 构建了横跨西太平洋热带-副热带的全水深潜标观测阵：2015年以来，在西太平洋热带、副热带海域布放海洋动力环境监测潜标60余套次，构建了横跨热带、副热带（0-22°N）的西太平洋潜标观测阵，实现了西太平洋低纬度流系时空特征、中尺度/亚中尺度过程及混合的长期连续观测，有力支撑了西太平洋海洋动力环境研究工作的开展。 成功布放回收国际上首套万米综合观测潜标：基于自主研发的海洋动力环境监测潜标，2016年1月在马里亚纳海沟挑战者深渊成功布放国际上首套万米多学科综合观测潜标，并于2016年9月成功回收。目前以在马里亚纳海沟深渊海域构建了由6套潜标构成的海沟观测阵，实现了深远海域海洋动力环境的长期连续监测，体现了我国深远海长期连续调查的技术水平。

本项目结合小型油动无人机和电动力系统的优点，利用简单可靠的机械传动系统，实现了小型油电混合动力小型无人机的设计样机，结合油动和电动力系统的优点，既能保留油动无人机的大航时远航程，又能有效大大提高油机空中停车后无人机的生存能力，必要的时候还能以低噪音的电动力进行任务飞行。 该机还具备以下设计优点：翼身融合V尾布局设计，有效减少全机阻力，提高升阻比和实用性能；弹射伞降方式大大降低了对常规飞机起降场地的要求；插接式结构设计操作简便，易于携带；可折叠橡筋弹射装置易于携带，成本低廉，操作方便，还可根据不同起飞重量设定弹射力大小。 主要性能指标：1. 结构材料：碳纤维+木质等；2. 机翼：翼身融合Ｖ尾布局，翼展2.7m ；可插接式机翼/尾翼，二人操作10分钟内可调好整机；3. 装箱后尺寸： 1.1米*0.7米*0.4米（可放家用车）；4. 实用升限：海拔5000米；5. 飞行速度：70—150公里/小时；6. 航时：2.5—4小时（油动）；0.5小时（电动力）；7. 起降方式：无需跑道，弹射起飞，开伞降落；8. 最大有效载荷：3公斤（不包括控制器和数传电台）；9. 弹射器长度4.8米；折叠后最大长度2.4米；最大起飞重量：14公斤。

项目简介 煤气化技术因其在成本、环保等方面的优良性能，在电力工业、化学品生产、燃气工业 等领域获得了广泛的应用，而大型化的煤气炉是工业应用取得成功的前提，建立准确的煤气 化炉动力学数学模型是研究气化炉放大的有效手段之一。本模型为三维流化床气化炉动力学 模型，处于国际国内领先水平。 项目特点 本模型以 Fluent 软件为平台，采用双欧拉气固流动模型结合颗粒动力学理论计算流化 床的流场，在此基础上加入化学反应模块从而建立了气化炉整体反应动力学模型，得到了气 体和颗粒的速度场、反应物及生成物的浓度场、温度场、化学反应速率场、压力的分布及脉 动等信息。 项目前景 本模型可以为研究流化床气化炉的放大提供有效手段，节省大量资金，且可以对试验工 况进行优化，为工况的选择提供参考。 流程图： 

01. 成果简介 质子交换膜燃料电池系统具有污染低，排放少，高比功率等优点，在汽车上有着越来越广泛的应用。燃料电池汽车一般包含两个动力源，即燃料电池和动力电池，如何实现两个动力源间最优的功率分配，提高能量利用率和使燃料电池大部分工作在稳态工况下，提高燃料电池的使用寿命，是动力系统控制和能量管理的重点。 针对动力系统控制，提出了一种燃料电池混合动力整车控制方法和基于多信息融合的整车控制方法等。整车控制器通过实施读取车辆状态参数，预测整车需求功率，根据动力电池SOC状态，计算预测未来一段时间内动力电池的目标最优SOC轨迹，同时计算整车的辅助功率等，实现整车目标功率在动力电池和燃料电池之间的优化分配。 针对能量管理，提出了一种燃料电池汽车的热管理系统和基于地理位置信息的能量管理方法等。新型热管理系统采用水冷方式控制燃料电池工作在合适的温度，利用燃料电池工作时产生的热量以及辅助电加热器产生的热量，用于车辆冬季取暖，同时用于锂离子电池在冬季的保温。基于地理位置信息的能量管理方法将车辆的地理位置信息与车辆的功率需求结合起来，通过多时间尺度的通讯，融合马尔可夫模型和动态规划算法，实现了工况预测和最优的能量管理。 同时还针对燃料电池等混合动力汽车，提出了多种网络通讯方法和通讯网络测试系统。提出了基于有限状态机的分布式控制系统、基于时间出发的分布式控制系统CAN网络通讯方法和基于TTCAN的整车通讯网络测试系统等。简化了控制流程设计，通过确立系统节点间信息交互模式可方便的规划各节点间的协同工作，避免网络仲裁和冲突，提高网络安全的实时性和安全性。02. 应用前景 本成果可应用于质子交换膜燃料电池领域。03. 知识产权 本成果涉及10项发明专利。04. 团队介绍 项目团队主要研究方向新能源汽车动力系统，团队成员包括欧阳明高、李建秋、杨福源、王贺武、卢兰光、李希浩、徐梁飞、杜玖玉、韩雪冰、冯旭宁等，课题负责人为李建秋，获得国家技术发明二等奖两项，北京市科学技术一等奖一项、中国汽车工业技术发明一等奖一项，论文发表200余篇。项目团队深度参与了中国新能源汽车的战略规划、科技研发、国际合作、示范考核和产业化推进的全过程，培育出多家学生创业型高科技企业，为中国新能源汽车跻身世界先进行列作出了重要贡献。05. 合作方式 技术许可。06．联系方式 邮箱： zhangyan2017@tsinghua.edu.cn