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沿海地区地下水环境系统动力学方法研究

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：科学研究和技术服务业

技术简介

该项目系统综合了研究者近10年来在沿海地区地下水环境系统方面的研究成果，主要包括：1．沿海地区地下水环境动力系统特征研究。从系统动力学观点出发，全面系统地研究了沿海地区地下渗流动力系统和化学动力系统特征，以及沿海地区人类活动对滨海含水层中咸-淡水关系的影响。2．沿海地区地下水环境系统研究方法。在总结前人关于沿海地区地下水环境研究调查方法的基础上，提出了考虑吸附解吸和溶解沉淀的高浓度地下水流运动方程和溶质运移方程及其数值方法。3．应用实例-莱州湾海咸水入侵地区。在对研究区海咸水入侵动态进行系统动力学分析和水岩作用参数分析的基础上，建立了海咸水入侵动态系统的水动力-化学动力耦合的三维盐分运移模型。对其海咸水入侵历史、现状及其发展规律进行定量模拟预测，指出产生海咸水入侵的根本原因是由于过量开采地下淡水资源，必须科学控制地下淡水资源的开采量，以防治海咸水入侵。
受电弓-接触网系统动力学研究及其应用

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：科学研究和技术服务业

技术简介

该成果采用自编弓网仿真软件和ANSYS强度分析软件相结合的方法，成功实现在受电弓运行下的接触网的动应力的仿真，得到动应力响应，实现了接触网材料服役环境的表征，为疲劳寿命分析提供依据。建成世界上第一个受电弓运行动态模拟试验台，利用该试验台可进行受电弓的动静态性能测定，模拟受电弓在不同接触网下运行振动和受流情况。先后完成6个提速和高速受电弓的性能测定和动态仿真模拟，开展了刚性接触网的研究，分析了刚性接触网-受电弓系统动态特性，特别是刚柔过渡段的动态特性，优化了刚性接触网的结构参数。针对全长20.5km的乌鞘岭特长隧道，在理论指导下设计出中国第一条长大刚性接触网，并得到工程应用，设计出满足高速运行的大张力、高平顺性的弹性链型悬挂高速接触网，并成功应用到京沪和武广线的高速试验段。针对接触线保留区段和接触线换线区段进行分别设计，提出不同的设计方案，最大限度地节约了改造成本。该项创新成果保证了铁路第六次大提速的顺利开展。研究中不仅提出了新颖的结构，同时结合中国接触网状况，进行了受电弓的参数优化研究，确定合理结构和悬挂参数。该技术已转让到韩国，运用于韩国电动摆式列车。
复杂网络建模、动力学性质及应用研究

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：科学研究和技术服务业

技术简介

该项目属于信息科学与技术领域的应用基础研究，受国家自然科学基金资助。网络由一些节点和它们之间的连接所组成，毫无疑问，现实世界中很多系统都可以用复杂网络模型来表示。例如，INTERNET、电路、万维网(WWW)、神经网络等。对复杂网络的研究是十分重要的，一方面对复杂网络的深入研究可以使课题组更好地理解现实世界中无所不在的复杂网络；另一方面随着对复杂网络研究的深入课题组可以设计出具有更好特性的实际网络或设计控制方法使网络处于对课题组有利的状态，为课题组所用。该项目对复杂网络的建模、动力学性质以及应用进行了系统、深入的研究，主要内容包括：1)对复杂网络中分岔现象进行了研究。2)对复杂网络中各种同步现象，和在同步边缘时网络间歇振荡现象进行了研究。3)对复杂神经元网络的稳定、分岔、混沌动力学性质进行了研究。4)对加权复杂网络的权值分布特性进行了统计分析，发现了权值分布特性服从幂律分布，并在该基础上提出了一个可以全面反映实际网络特性的加权复杂网络模型。5)研究了复杂网络在蓄意攻击下的性质和复杂网络中的交通拥塞问题。6)提出复杂动态网络在图像处理中应用的方法。在这些研究方向上课题组取得了许多新成果：1、利用统计的方法研究了现实世界实际网络中的权值特性，得到一个有趣的重要发现；并建立了一个可以全面反映复杂网络特性的加权复杂网络模型。2、利用非线性系统理论、控制理论和统计等方法，率先研究了复杂网络中时延同步、相同步、分岔、间歇振荡等动力学现象，得到一些可以指导实际网络设计的准则。3、率先对具有非规则复杂拓扑结构的神经元网络的动力学性质进行了研究。4、对复杂网络在蓄意攻击下的性质和网络中的交通拥塞问题进行了深入的研究，得到一些可以在实际问题中应用的好结果。5、提出了利用耦合动态网络进行图象处理的方法。在以上各项研究中课题组都得到了较好的结果，主要成果均发表在国外著名学术刊物上。该项目共发表论文46余篇，其中被SCI收录的论文40篇，被EI收录的论文若干篇，被其它SCI收录的论文引用29+7次，其中他引17+6次，反映了该项目研究成果达到国际先进水平。该项成果社会效益显著。如前所述，复杂网络研究无论在理论上还是在实际应用中都非常重要，该项目对复杂网络从建模、动力学特性研究和应用三个方面都进行了深入、系统的研究，成功地研究和解决了该领域中一些重要问题，为发展和推动国内外同类研究做出了一系列创造性的重要贡献，对于引领和促进中国在这个新兴领域的研究，提高中国在该领域的影响力具有重要意义，该项成果受到国内外同行的关注和好评。
多因素耦合作用下风力机柔性叶片动力学特性研究

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：科学研究和技术服务业

技术简介

项目从连续介质力学关于薄壁梁的变形理论出发，对大范围运动为自由的叶片，考虑了复合材料结构的非线性特性、风场风力的随机性和叶片动力激扰的多样性，基于Hamilion原理，利用有限元方法，建立考虑多因素耦合影响下叶片的动力学模型；针对典型风载荷谱激励、风机额定工况及极端工作状态、仿真分析了风力机旋转叶片的动态响应；提取了影响关键部件载荷特性的重要模态振型及极端载荷工况；考虑了风机叶片结构失谐、叶片推力耦合等因素，分析了旋转叶片结构潜在的动态不稳定问题及旋转叶片动力刚化效应产生机理；通过对风力机叶片结构耦合模型的动力学辨识仿真，获得能够捕捉结构振动最主要的模态的降阶设计模型，建立了风力机叶片设计综合优化数学模型；进而掌握叶片结构控制最优参数，为评估风力机叶片优化设计奠定理论基础。
复杂工况下制冷设备动力学分析评价及优化设计关键技术

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：制造业

技术简介

主要技术内容：制冷设备载荷激励辨识及时变运行工况下的动力学分析评价；多个压缩机协同工作下的制冷设备动力学分析及优化设计；复杂运行工况下制冷设备关键部组件失效分析及可靠性优化方法；非运行工况下制冷设备关键部组件的失效分析及可靠性评价；基于产品特征的制冷设备管路系统动力学分析及优化设计软件平台研发；制冷设备异常振动噪音识别分析及控制；制冷设备钣金件动力学特性分析及优化设计；多物理场耦合作用下制冷设备变工况运行特性分析及结构优化设计。技术经济指标：提出了压缩机载荷激励辨识方法，掌握了时变载荷工况下制冷设备动力学分析评价的关键技术。提出了多个压缩机协同工作下制冷设备动力学分析评价及优化设计的方法。建立了“车辆-包装-制冷设备”耦合动力学模型，掌握了物流运输过程中制冷设备失效分析、可靠性评价及包装结构优化等关键技术。提出了复杂工况下制冷设备关键部组件的疲劳可靠性评价准则及优化设计方法，形成了管路等部组件的失效分析及预防技术规范。开发了变频空调配管动力学分析及优化设计软件等多个制冷设备关键部组件动力学分析及优化软件平台，改变了以往的经验设计模式，配管组件等一次设计成功率由原先的65.7%提升至90%以上。明确了产品研发中较常见的低频“嗡嗡”异响等故障发生机理，提出了系统的异常振动噪音识别及控制技术工作流程。掌握了制冷设备钣金件动力学分析及优化的关键技术，通过形貌和参数优化改善了钣金件抗振性能及声辐射效率。掌握了温度场、内流场等多物理场耦合作用下制冷设备变工况运行特性分析及优化方法，开发了车载空调专用设计软件。确保可靠性的前提下通过结构优化最大限度降低产品材料成本，单机材料成本平均下降3元以上。授权专利情况：获得授权发明专利5项，软件著作权5项，实用新型专利1项，另有进入实质审查发明专利1项。应用推广及效益情况：自2010年起已先后在格力、美的、扬子、春兰等行业知名企业应用，解决了制冷设备时变载荷激励辨识；多个压缩机协同工况下的动力学分析；非运行工况下动力学分析及可靠性评价；制冷设备关键部组件失效机制及可靠性改善；基于产品特征的制冷设备动力学分析及优化软件平台研发；制冷设备异常振动噪音识别分析及控制；钣金件动特性分析及优化；制冷设备变工况运行特性分析优化等技术难题，形成了4项企业技术标准，近三年来累计节约支出1.944亿元，产生经济效益9.658亿元。促进了行业技术创新能力的提升，引领行业由低水平价格竞争向核心技术竞争转移。
车辆-地面结构系统动力学

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：科学研究和技术服务业

技术简介

本研究成果将车辆地面结构视为一个整体，开展了对车地结构动力学的系统研究。研究工作以随机振动理论为基础，建立起随机荷载的理论与实验方法。创立了地面结构动力学理论框架体系，首次提出并严格证明了广义Duhamel原理。用随机微积分理论将确定性及随机性问题统一起来。在地面结构动力响应中，同时考虑源的振动和随机性。本研究知识创新，在数学力学方面的突破为本领域研究工作的进一步深化铺平了道路。展望未来，研究成果的进一步完善，必将对现代化交通基础和运载工具的建设和制造产生重大影响。
超薄气体润滑磁盘/磁头系统动力学分析

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：制造业

技术简介

应用修正后的雷诺方程描述超薄气体轴承的润滑特性，应用伽辽金近似建立气体轴承有限元法分析模型。使结构动力学模型与气体动力润滑模型有机地集成起来，建立了气体轴承-磁头结构的系统动力学模型。在考虑表面粗糙度对磁头飞浮稳定性影响时，引进方向模式参数以描述磁盘的表面形貌，仿真结果表明，粗糙表面能有效降低磁头瞬态响应时间，通过参数合理设计可阻止磁头的共振响应，粗糙度的方向特征对动力学的响应有一定的影响，但随着膜厚与粗糙峰高比率的增大，方向特征的影响将逐步降低。
集中供热网热力学和动力学特性的在线识别与控制

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：电力、热力、燃气及水生产和供应业

技术简介

该成果从我国集中供热网目前普遍存在的区域失调问题和普及计算机控制管理技术的现实出发，提出了一套新的热网工况分析与调节的理论。其中包括：热网区域失调的定量指标；热网可调性判断与调整规划；管网水力工况耦合性的定量判断；管网水力工况稳定性的定量判断及管网的独立支路概念等。在这些理论研究的基础上，提出解决１０万平方米下热网的“ＣＣＲ法”和“回水温度逐步逼近法”调节方法和解决使用计算机全面控制的大中型热网的实时解耦控制算法。上述这些方法，已在空军三北地区几十个小区的热网，赤峰市、辽河油田两个中型热网及沈阳市沈海大型热网中应用实施，取得成效。采用这些方法后，供热效果显著改善，热耗电耗降低。仅赤峰市热网投资９７万元安装计算机控制系统，每年受益在百万元以上。
固氟氯化铵氯化法提取稀土精矿中稀土及其动力学的研究

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：制造业

技术简介

该研究首先是用氧化镁与稀土精矿混匀后焙烧固氟，并使稀土元素转变为氧化稀土形态，然后用NH,4Cl在一定温度条件下进行氯化焙烧，最后用热水浸取焙砂中的氯化稀土。性能指标：氯化铵氯化不同状态氧化稀土的氯化条件、氯化率和氯化反应活化能有较大的差异。固氟焙砂的化学组成、微粒结构、微粒粒径、比表面、各组分相互作用、稀土元素的配分是影响固氟氯化铵焙烧分解法提取不同稀土精矿中稀土工艺条件和氯化反应速率常数的重要因素。
集中供热网热力学和动力学特征的在线识别与控制

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：科学研究和技术服务业

技术简介

该项目属于工程热物理学科。该项目给出城市大中规模的集中供热系统使用计算机监测控制管理后，利用计算机系统改善供热系统的运行工况，从而改善供热效果，降低运行能耗，提高系统运行的可靠性，产生经济效益和社会效益。该项目自1987年至1996年历时十年，前五年为国家自然科学基金项目，主要做理论分析和方法研究，后五年在若干个工程中实施，改进并大规模推广。针对我国热网的实际运行状况和管理体制，该项目提出了与国内外现行方式不同的热网调节控制的基本策略，将热网的控制分为网的均匀性调节与热源的集中调节两个环节。并分别给出这两个环节的具体的控制算法，为实现这些控制算法，该项目给出利用实测数据在线识别热网的动力学特性即各管段的阻力特性及热力学特性即各热力站的热力学特性及整修热网的热力学综合特性的方法，并具体在多个工程中实施。该项目首次提出了热网热软科学与动力学特性在线识别方法-S域收缩法，能在线识别管网阻力特性，耦合度以及热网的热力特性。据此提出的均匀调节与热源的集中调节方法，解决了大型热网利用计算机进行在线实时控制难题，属于国内依靠水平，国际先进水平。该项目的采用大大提高了供热行业的运行管理水平，改善了供热品质，显著地降低了运行能耗，一般可节省运行能耗20%以上。目前已在国内六个大中型热网中使用，总供热面积超过两千万平方米。现尚有三，四个中型热网正准备使用该成果。

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