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隨著人類對自然科學認識的不斷深入以及現代工業技術的不斷進步，特別是凝膠等軟物質的應用、鋰電池、燃料電池等技術的發展，人們逐漸認識到力熱與化學作用之間也存在著不可忽略的耦合作用。本成果完成人通過引入化學反應進度，基于非平衡態熱力學建立了一套適用于描述可變形固體材料質量傳遞、熱傳導以及化學反應耦合問題的力-熱-化連續介質理論框架，該理論適用范圍寬廣，針對包含化學反應的各演化過程有相應的耦合動力學控制方程。針對所建立力-熱-化多

本發明公開了一種高速電主軸力-熱耦合建模方法，包括：分別獲取軸承與主軸待結合的表面、以及主軸與軸承待結合的表面的工程參數，并利用分形接觸理論以及赫茲接觸理論計算軸承與主軸之間結合面的剛度和熱傳遞系數與接觸壓力和接觸間隙的映射模型，根據軸承的結構參數和材料參數并使用軸承力學模型和軸承熱學模型獲得軸承負載和溫度與剛度、軸承外圈接觸熱阻、軸承內圈接觸熱阻和發熱功率之間的映射模型，計算主軸的電機熱源，計算主軸各表面散熱系數，根據主軸的結構和上述結果構建有限元模型，讀取主軸的運行參數，用有限元模型對運行參數進

本發明公開了一種具有耦合電感的多電平級聯逆變器，其中， 有 N 個逆變單元并聯，每個單相 H 橋對應一個耦合電感，N≥2，且 N 為自然數；同一個單相 H 橋逆變單元的左橋臂側的上橋臂是第一功率開關管，同一個逆變單元的左橋臂側的下橋臂是第二功率開關管，同 一個單相 H 橋單元的右橋臂側的上橋臂是第三功率開關管，同一個單 相 H 橋單元的右橋臂的下橋臂是第四功率開關管，第一功率管、第二 功率管、第三功率管和第四功率管均為絕緣柵雙極性晶體管 IGBT；N 個耦合電感以循環對稱的結構連接。本發明在無需復雜

通過非飽和帶入滲井（注水井）進行人工補給，是含水層人工補給的重要方法之一。該方法主要適用于潛水面埋藏較深或地表覆蓋不利于人工補給的場地。預測人工補給過程中非飽和-飽和帶水流的響應、計算含水層的補給量是評價及設計人工補給方案的重要指標，傳統定量評價模型僅適用于飽和帶注水井流問題，缺少非飽和帶井流模型。因此，采用傳統模型評估考慮非飽和帶入滲井方式的人工補給方案時會引起較大誤差。 這項研究利用解析方法，開發了非飽和-飽和水流耦合的解析模型，用于評價非飽和帶入滲井引起的非飽和-飽和水流過程，計算含水層的補給量。研究結果發現，非飽和帶的儲水性對人工補給的效率有較大影響：儲水性小的非飽和帶在補給過程中水流可以很快達到穩定，注入井中的水流可以很快到達飽和帶，且大部分都可以存儲于飽和帶中，有利于人工補給；反之，則不利于采用非飽和帶入滲井的方式進行人工補給。同時，揭示井的結構和含水介質的各向異性僅會影響初期的飽和帶補給量，不影響后期穩定的補給量。傳統模型由于未考慮非飽和帶的儲水性質，會過高估計飽和帶的補給量。該解析模型為人工補給定量評價提供了重要的工具。

歐Ⅳ、歐Ⅴ汽油標準要求硫含量大幅降至<50-10ppm，并嚴格控制烯烴和芳烴含量，而中國汽油池中催化裂化（FCC）汽油占70%以上，是汽油池中硫和烯烴的主要來源，高清潔/辛烷值的催化重整（20%左右）、烷基化、異構化、醚化汽油組分較少，面臨巨大的投資、成本壓力，催化重整還存在與乙烯爭石腦油原料及芳烴含量限制等問題。目前中國燃料乙醇的生產成本居高不下，其中乙醇脫水的高能耗是制約其發展的關鍵瓶頸之一，同時，添加燃料乙醇也并不能從根本上解決煉油/汽油池中的這些關鍵瓶頸問題，并且乙醇汽油還存在雷德蒸汽壓升高、夏季對輕烴的部分擠出效應、對橡膠、塑料、金屬件有一定的溶脹、腐蝕作用，以及易產生相分離、保存期不長、需單獨的儲運配送系統等問題。因此迫切需要尋求能夠破解“汽油升級”、“乙醇汽油”等發展困局之良策。 而由乙醇制備ETBE/TAEE/THEE（乙基叔烷基醚），更是要面對多個難分離共沸物系的高能耗，并且還與異烯烴的高轉化率/選擇性/反應速率要求形成矛盾/制約，特別是可能影響到后繼化工過程如1-丁烯分離、烯烴異構化等對C4/C5的進一步深加工處理。通常分離過程占整個叔烷基醚制備投資的50%及能耗的90%以上，因此其較為高昂的能耗/成本是制約其推廣應用的關鍵瓶頸本技術運用價值工程原理，巧妙地將ETBE制備過程中的多重矛盾/制約，通過組合成一個具有杠桿作用的多重耦合/集成功能模塊： ·耦合分離純化ETBE/乙醇和含水乙醇，并可聯產無水乙醇（如1～3摩爾/摩爾ETBE）； ·可與現有主要ETBE生產技術進行組合/可利用現有主要裝置設備； ·可提高/保證異丁烯的轉化率/選擇性/反應速率，有利于后繼化工過程； ·可提高/保證ETBE的純度（乙醇<0.1～1%），便于直接加入汽油池； ·可顯著降低能耗/成本（比現有ETBE/乙醇分離技術降30～50%并省去脫水能耗）； ·特別有利于優化集成ETBE/TAEE/THEE制備過程（可比現有醇醚和/或乙醇脫水技術降低能耗/成本50～80%甚至以上）； ·撬動/提升煉油/汽油池系統的價值——FCC汽油可在深度加氫脫硫、降烯烴的同時提高辛烷值、降低雷德蒸汽壓，可大大減輕煉油系統的巨額投資壓力/降低汽油加工成本； ·煉油/汽油池杠桿效應：總量增加、價值提升、節省投資、使用方便； ·可增加輕烴——每百加侖汽油池以ETBE形式加入?加侖的乙醇可新增4.7：1的C4～C6輕烴，比乙醇直接加入的結果實際增加15倍體積，增加了ETBE的使用價值；E10雷德蒸汽壓比乙醇汽油組分油升高7KPa，而制備TAEE/THEE可直接降低雷德蒸汽壓～7Kpa； ·可減少芳烴、降低烷基化、異構化油用量——降低巨額投資壓力及加工成本； ·減少CO 2排放——以ETBE形式加入汽油比乙醇可多減排24kgCO 2 /MJ乙醇； ·便于直接在汽油池調和——不必改變現有儲運配送系統，可降低使用成本。 該技術已申請多項中國發明專利并已進入國際（PCT）階段。

能源、環境及化工等領域廣泛存在具有相變和反應的能質傳遞和轉化問題， 具有多區域、多場、傳遞與轉化等相互耦合的特點，是影響裝備性能的關鍵熱物 理問題，對提升性能至關重要。本項目針對上述領域中共性的多場耦合能質傳遞 機理反其強化和調控方法的前沿科學問題開展研究工作，取得了系列原創性研究 成果。主要發現點有： 一、 分區耦合多相傳遞可視化實驗方法及其機理與特性：創新了滯止流和通 流槽道內逸出速率及位點可控的液滴和氣泡動力學行為、變孔隙率網絡流道及其 與外部流場耦合的兩相流動、毛細阻力可調的多孔層內相變傳熱及含反應邊界的 兩相流及傳遞等可視化實驗方法。獲得了逸出液滴聚合衰減震蕩機理及規律；發 現了微孔逸出氣泡脫離后涌入和界面震蕩現象；揭示了具有壁面逸出氣泡的槽道 內兩相流規律；闡明了具有微孔層和結構缺陷的氣體擴散層內兩相分布特征；厘 清了反向式毛細蒸發器多孔層內相分布規律反其對相變傳熱的影響機理；揭示了 燃料電池內兩相流動和傳輸以及電化學反應的相互作用規律，獲得了流道水淹與 壓降之間的定量關系及膜電極表面溫度分布特性。 二、 多元多相分區耦合能質傳遞及轉化理論模型：建立了多場耦合固體基質 表面細胞吸附成膜理論模型，揭示了生物膜結構與能質傳遞及產氫/產電性能的 相互關系；建立了含生化反應的多孔填料床內多相能質傳遞的毛細管模型和多相 混合模型，闡明了流動和傳輸與生化反應的耦合特性，為固定化細胞生物反應器 性能預測提供了方法；建立了毛細結構材料內分區耦合相變傳熱理論模型，為反 向式毛細蒸發器和微槽膜狀凝結換熱提供了理論計算方法；提出燃料電池兩相傳 輸三維孔隙網絡模型和氣體有效擴散系數的分形模型，首次利用V0F方法模擬 了邊壁具有逸出液滴的燃料電池流道內細觀兩相流行為，揭示了多孔擴散層與流場板流道內兩相流的耦合關系以及流道結構和工況參數對兩相流特性的影響規律。 三、多場耦合能質傳遞強化及調控方法：基于分區耦合強化傳熱思想，提出 了三維肋表面和螺旋扭帶組合強化傳熱新方法；通過分區流動和傳遞強化與調控, 發展了三維柱狀陣列結構陽極微流體燃料電池，顯著提升了電池性能；利用石墨 烯表面修飾，實現了多孔電極內微生物產電菌電子轉移速率和活性生物量調控和 強化；創新性利用流場/濃度場/溫度場/光場的強化和調控，結合表面修飾和彌 散光導體技術，實現微生物生化轉化全過程強化；提出了通過外接電阻控制陽極 電勢誘導和調控生物膜結構，強化了質子傳輸，大幅提升了微生物燃料電池性能。

本發明提出用于防治假禾谷鐮刀菌的病毒粒子及其防治小麥莖基腐病的主要病原菌假禾谷鐮刀菌的方法，解決了現有技術中小麥莖基腐病的防治問題。本發明通過提取FpgMBV1病毒粒子，對室內接種假禾谷鐮孢菌WZ2?8A菌株（小麥莖基腐強致病株）的小麥幼苗進行生物防治處理，以確定FpgMBV1病毒粒子的生物防治潛力；通過將FpgMBV1病毒粒子與假禾谷鐮孢菌WZ2?8A菌株共培養，驗證FpgMBV1病毒粒子的體外侵染能力。結果表明，FpgMBV1病毒粒子可以使WZ2?8A菌株侵染的小麥莖基腐病的發病率從88.9%降到63.90%，病情指數從36.73降低到7.10，防治效果為80.67%具有生物防治潛力。

混凝土結構因其脆性大的弱點，在工程應用中往往不可避免產生開裂。混凝土結構 因開裂導致混凝土結構水密性下降、滲漏，影響工程的使用壽命，甚至無法正常使用。 這是建筑界普遍存在的問題。水工、道路、橋梁等工程中混凝土結構受損后，需要進行 快速修補。從混凝土結構產生開裂的原因與環境條件分析，開發新型高性能修補材料具 有重要意義。 本發明技術根據不同現代混凝土工程的修補需求，開發出系列高性能快速修補材料， 包括超快硬修補材料、快硬早強修補材料、高性能快速修補材料。 高性能水泥基系列快速修補材料的主要特點是早期強度高、無收縮、與基面粘接強 度高、長期穩定性好、耐久性優越等特點。還具有耐磨性好、抗沖擊性能優越、高抗凍 性等特殊功能。更重要的是通車時間可從 3 小時到 24 小時內調節。 高性能水泥基系列快速修補材料可廣泛適用于道路、機場跑道、鋼筋混凝土、輕集 料混凝土、橋梁、建筑、水工和路面等混凝土結構物（構筑物）等裂縫或缺陷的修補， 也適合于路面的大面積修補，尤其適合于北方嚴寒、鹽凍地區的工程應用。 

項目涉及的產品是鈦基合金，具體包括鈦鐵合金、鈦鋁合金以及鈦鋁釩合金等，其廣泛用于冶金、國防、軍工、航空、航天以及生物醫學等領域。目前，現有的鈦及鈦合金等鈦材的利用流程仍全是高鈦渣/金紅石-高溫氯化-真空還原-精制-海綿鈦-破碎-真空熔煉-鈦材這一高能耗、高污染的高成本生產工藝。東北大學在國家973、國家自然科學基金以及企業重大科技攻關等項目的聯合資助下，針對現有金屬熱還原法直接制備鈦基合金存在的鈦氧化物還原不徹底等技術難題，發明了基于噴吹金屬蒸氣深度多級還原直接冶煉鈦基合金的新技術，并突破了其噴吹金屬蒸氣深度還原裝備的技術難題，建成了噸級規模的基于噴吹深度多級還原裝備。成功制備出氧含量低于0.6%的低氧高鈦鐵；氧含量低于0.1%，氮含量低于200ppm的鈦鋁合金及鈦鋁釩合金，目前已完成20kg規模的放大試驗，建成了噸級規模的基于噴吹深度多級還原核心裝備，進入產業化和推廣應用階段。核心成果已獲得國家發明專利６項，整體技術及裝備水平世界領先。 項目研究形成了從方法-產品-裝備的原始創新，突破直接熱還原法制備鈦基合金的技術難題，實現了鈦合金的短流程清潔制備，為國家安全建設和社會經濟建設提供了戰略物質保障社會經濟效益顯著。未來5年，我國特種鋼精煉用高鈦鐵合金用量可達30萬噸，若投資建立一條深度多級還原直接冶煉低氧高鈦鐵的生產線，可實現年產量5000噸的規模，其總產值可達2.5億元以上，年均創造效益約5000萬元。建設一條1000噸規模的鈦鋁基鈦合金生產，其總產值可達2億元以上，年均創造效益約5000~8000萬元。因此項目建設將極大地拉動地方經濟。

依托“湖南大學碳材料研究所”，建成國內瀝青基碳纖維生產基地，逐步用碳纖維復合材料取代鋁合金、鋼筋等，促進建筑行業、汽車行業的“產業革命”，打造百億、千億的產業集群，把湖南長沙打造成全球第四家擁有整套高性能瀝青基碳纖維制備技術的生產基地，確立長沙中國“碳谷”地位。目前已研發出高性能瀝青基連續長絲炭纖維。 相關研究成果已應用于航天、航天、承載一體化、沖擊載荷下微結構、兵器材料等，為我國武器裝備發展和國防科技工業進步提供了基礎支撐。合作單位包括國防科工局、中科院近代物理所、中國兵器工業第二0一研究所、中國工程物理研究院、航天科工集團、航天科技集團、中國兵器集團等國防軍工單位。