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。

本成果是关于制冷与低温工程领域的环保与节能问题的前沿课题。提出采用混合工质HFC152a/HCFC22代替原制冷剂CFC12，环戊烷代替原发泡剂CFC11，生产环保型冰箱，并对该无公害冰箱生产的关键技术进行了深入的研究。本项目的小试于1990年12月通过省级鉴定，并获国家科委颁发的国家科技成果证书；中试被列入国家科委“八五”科技攻关项目和陕西省科技计划项目

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。

围绕非接触电能双向推送系统关键技术进行研究，项目组在原理方面， 提出一种适用非接触电能双向推送模式的双向电能变换拓扑，并构建了基于 能量注入与自由振荡的双工作模式，实现了电能的动态双向转换。在此基础上， 进一步提出一种基于调幅控制的高频电能变换拓扑，实现了面向负载电能形式需 求的电能直接变换，减少了中间能量变换环节，有效提升了系统效率及功率密度。 在实现方法上，提出一种基于磁共振阵列电磁耦合机构，解决了传统磁共振耦合 模式下的调谐困难问题，有效提高了能量传输稳定性。在控制方法方面，提出基 于能量反反射阻抗的负载辨识方法反激磁电流控制方法，解决了负载动态变化条 件下的系统参数及负载特性的动态获取问题，并进一步构建了电能动态推送机制。 提出针对频率不确定性的系统鲁棒控制及优化方法，解决了存在频率漂移及开 关非线性情况下系统不确定性建模及控制问题，保证了系统在负载扰动条件下 能量传输的稳定性与鲁棒性。在实验系统研究方面，通过综合利用本项目的研 究成果，开发了 1KW量级非接触电能双向推送系统，在传输距离为50厘米条件 下，系统总体能量传输效率85%。

1、华中8型高档数控系统 国家重大科技专项成果   高速高精·多轴多通道·智能控制 华中8型高档数控系统是华中数控研发的新一代全数字总线式高档数控系统，突破了一批关键核心技术，如：NCUC高速现场总线，多通道、多轴联动控制技术，纳米插补技术,前瞻预读功能，小线段高速平滑，双轴同步控制，刀具空间长度补偿（RTCP），复合加工，误差补偿，对话式式编程等。2016年4月10日，华中8型通过中国机械工业联合会组织的科技成果鉴定，鉴定委员会专家一致认为“该系统各项功能、性能、可靠性达到国外同类系统水平，可替代进口”。2018年，华中8型高档数控系统荣获国家科技进步二等奖。 目前，华中8型数控系统已实现数万台销售。其中，既包括量大面广的数控车床、车削中心、数控铣床、立式加工中心、卧式加工中心、钻攻中心等中、高档数控机床，还包括与重大专项配套的近千台高档数控机床，产品覆盖十余类规格的机型，领域涉及航空航天、军工、能源装备、汽车制造、3C加工等，是配套最多的国产高档数控系统。 2、华中9型-新一代人工智能数控系统 华中数控本次展会隆重推出的华中9型智能数控系统，集成AI芯片，融合AI算法，实现数控系统的自主感知、自主学习、自主决策和自主执行，是新一代人工智能技术与先进制造技术深度融合的典范，为数控机床智能化构筑开放平台，为先进制造的数字化、网络化和智能化开创路径。 Part 1: 构筑智能新平台 HNC9智能数控系统（E1-A201） 新一代智能数控系统——华中9型，践行“智能+”为机床赋能的创新理念，构筑人（H）-机（P）-信息（C）融合的数字孪生系统（S）（HCPS）。华中9型深度融合大数据与人工智能技术，打造“端-边-云”的智能体系架构，形成三个平台：集成AI芯片的智能硬件平台、支持AI算法的智能软件平台、构建智能APP生态的开放平台，实现“1-3”的体系创新。   Part 2: 践行智能新模式 华中9型遵循“自主感知-自主学习-自主决策-自主执行”的新模式，构建机床数字孪生，探索机床实现智能的新方法！ 自主感知：指令域大数据 独创的指令域大数据分析方法，采集、汇聚数控系统内部电控大数据和外部传感器数据，形成指令域“心电图”，实现大数据与加工工况的关联映射，构建由机床全生命周期大数据描述的数字孪生。 自主学习：融合建模 借助具有“因果关系”的数理模型和具有“关联关系”的大数据模型，独创性地将数理模型与大数据模型进行融合建模，实现对机床动态行为的自学习和认知理解，构建由机床动态模型描述的数字孪生。 自主决策：i代码 利用所获得的数字孪生，进行虚拟加工，并预测加工效果。根据预测结果，自动进行多轮优化迭代，最终生成多目标智能优化的“i代码”，实现自主决策。 自主执行：双码联控 独创的双码联控技术，让传统数控加工的“G-代码”（第一代码）和多目标智能优化的“i-代码”（第二代码）同步运行，实现优质、高效、可靠、安全的数控加工。 华中9型以融合建模为核心，以“指令域心电图”、“i代码”和“双码联控”为关键技术，形成“1-3”的技术创新，支撑着华中9型实现“自主感知-自主学习-自主决策-自主执行”智能创新的新模式。 Part 3: 打造智能新应用 华中9型围绕“质量提升、工艺优化、健康保障、生产管理”四类智能化应用场景，华中9型支撑用户开发智能APP，打造机床智能应用新生态。 1、四类应用 1）质量提升 （1）智能轮廓误差补偿 高速高精是数控加工永恒的主题。加工速度越高轮廓误差越大，如何保障高速加工时零件加工精度，是智能化需要解决的难题之一。 华中9型通过建立机床进给系统动力学和大数据融合模型，精确预测零件轮廓误差，生成轮廓误差补偿的“i代码”，有效提升零件的轮廓精度，实现机床动态精度的“由丝入微”。 （2）热误差补偿 热误差是机床的主要误差来源之一，热误差补偿是提升机床加工精度的重要手段。 华中9型利用机床温度数据、内部电控数据和机床热变形数据，训练深度神经网络，预测机床热变形规律，对热变形进行补偿，保持机床加工精度的稳定性，缩短热机时间。   2）工艺优化 加工工艺参数与数控机床实际加工能力的自适应，实现加工效率的最大化，是数控机床加工永恒的目标，也是智能化在数控机床上发挥作用的重要场景。 华中9型建立切削机理与切削大数据的融合模型。通过虚拟加工，精确预测机床响应，并进行迭代优化，生成优化“i代码”。在加工中自主优化工艺参数，有效提高加工效率。 3）健康保障 机床运维困难且复杂，故障后维修是行业常态。让数控系统像经验丰富的机床运维工程师一样，从机床运行时的蛛丝马迹中辨别机床健康状态的变化，是实现机床可预测性维护的关键。 华中9型通过运行独创的机床健康状态“铁人三项”自检程序，提取、积累机床全生命周期运行大数据，融合AI算法，建立机床健康指数变化模型，实现对机床健康状态的评测和预警。 4）生产管理 机床从生产、装配到加工运行过程，缺乏对机床状态数据的采集、分析、记录的工具，无法实现对机床全生命周期的监测与管理。 华中9型通过数控机床互联通讯协议NC-Link，汇聚机床装配、调试、补偿、健康保障及使用过程数据。在iNC-Cloud工业大数据平台上，建立机床数据档案，实现机床全生命周期的运维和管理。 2、N个智能机床 以华中9型智能数控系统为平台，与秦川机床集团等机床企业，“深度融合，联合攻关，协同创新”，研制了智能精密加工中心、智能五轴加工中心、智能高速轮毂加工中心、智能车削中心、智能凸轮轴磨床、智能螺杆磨床、智能滚齿机等不同领域、多种类型的智能机床。推动机床的智能化转型升级，助力机床动态精度由丝入微。 在智能五轴加工中心中，通过综合应用轮廓误差补偿、静摩擦力补偿、工艺参数优化等智能化技术，小叶轮加工效率与加工质量达到世界先进水平。 在智能精密加工中心中，通过综合应用空间误差补偿、智能温度管控、智优曲面等智能化技术，使得新能源汽车涡旋压缩机零件加工精度提高到0.006mm以内，达到世界先进水平。 此次展会期间，华中数控与多家机床企业一起联合研发的配置华中9型智能数控系统的iNC-MT智能机床即将首秀！ Part 4: 引领智能新路径 新一代人工智能技术与数控机床融合应用，将为数控机床产业带来新的变革和发展机遇。 华中9型实现了1架构，3平台，1核心，3关键，结合4类场景，实现了N种机床的智能实践，形成华中9型“13134N”体系，将推动数控机床“提质增效，由丝入微”，引领数控技术创新发展。 华中数控，与智能技术“同频共振”，助中国制造“开道超车”。