240t/h循环流化床锅炉深度灵活调峰工程示范

煤电深度灵活调峰是促进可再生能源电力消纳、减少CO_(2)排放的重要举措。但燃煤锅炉深度灵活调峰存在负荷下调深度受限和NO_(x)排放高的技术难题。本文首次采用循环流化床耦合煤粉预热的技术路线,改建了现役240 t/h高温高压循环流化床锅炉,试验结果表明,锅炉负荷调节深度降低18%,且实现了零喷氨超低NO_(x)排放。240 t/h循环流化床锅炉深度灵活调峰工程示范的成功运行,为燃煤电站深度灵活调峰技术的发展提供了支撑。

中国空间站燃烧科学实验柜火焰温度及碳烟体积分数地面重建

基于双色法和Tikhonov正则化算法,应用燃烧科学实验柜科学实验系统开展乙烯扩散火焰二维和三维温度及碳烟体积分数分布重建实验,以期为将来的微重力-常重力燃烧对比实验提供技术支持和地面数据。研究结果表明:火焰温度的计算误差约为3.03%,碳烟体积分数的计算误差约为3.86%;火焰温度沿径向先升高后降低,其峰值出现在靠近火焰边缘的位置;火焰上游处的碳烟体积分数分布呈中心低、四周高的趋势,而火焰下游的碳烟体积分数峰值则出现在火焰中心区域;依据SN571、SN610和SN573光学诊断设备采集的图像信息重建的峰值温度分别为1942、1954和1981 K,最高碳烟体积分数分别为11.34×10^(-6)、11.23×10^(-6)和11.02×10^(-6);三维重建的温度和碳烟体积分数分布与二维重建的分布一致,三维重建出的火焰峰值温度约为1900 K,最高碳烟体积分数约为10.60×10^(-6)。

中国微重力科学研究回顾与展望

微重力科学主要研究微重力环境中物质运动的规律,以及不同重力环境中重力对物质运动的影响.中国微重力科学研究起步于20世纪60年代,兴起于80年代中后期,经过多年发展,目前已初具规模,在一些重要方向具有明显特色和一定优势.本文回顾了中国微重力科学研究的早期历程,评述了近年来中国微重力科学研究进展,特别是利用实践十号科学实验卫星、天宫二号空间实验室等空间平台开展的微重力科学与技术应用研究取得的最新成果,并对中国载人空间站时代微重力科学发展的前景予以瞻望,推动微重力科学与应用研究在中国的快速、可持续发展.

从应用力学到工程科学

工程科学起源于20世纪初德国以普朗特为代表的应用力学学派;20世纪30年代应用力学研究中心转移到美国以冯·卡门为代表的古根海姆空气动力学实验室,钱学森先生师从冯·卡门,在这一领域做出了杰出贡献,并明确提出、系统阐述了工程科学的思想。国内外航空、航天工程的实践已经证明,工程科学可以加速科学革命、经济发展、社会进步。未来工程科学研究领域将从自然现象扩展到生命体乃至人文科学,如:工程管理、工程伦理和工程哲学,并引领交叉学科领域的前沿研究。为适应这一发展趋势,我们将通过强基础、阔领域、重实践、促创新,加速复合型工程科学人才的培养。

新时代工程科学学科发展的思考

工程科学是自然科学与工程技术的融合,萌生于第一次工业革命中后期的英国,相对成熟于第二次工业革命时期德国哥廷根大学应用力学学派的工作中,但工程科学思想相对完善的论述是钱学森先生首先给出的;中国科学院力学所是中国工程科学思想的摇篮,在流体弹塑性模型、统计细观损伤力学、钻井平台关键技术、高铁实验平台、高超声速激波风洞、“实践十号”卫星等工程科学领域取得了重要进展;新时代中国科学院大学将聚焦国家重大战略需求中的关键科学问题,从学科发展目标、人才所需特质、专业培养课程及机制探索等方面,进一步创新和发展钱学森先生提出的工程科学思想。

省域三甲医院信息工程主管胜任力模型构建

目的构建山东省三甲医院信息工程主管胜任力模型。方法通过行为事件访谈法和专家评审法,确定胜任力要素;通过问卷调查法对提取的胜任力要素进行重要性评分;通过探索性因子分析,进一步确定胜任力要素和模型维度;运用验证性因子分析法对模型进行信效度检验。结果结合洋葱模型理论,按照胜任力素质后天习得的难易程度,构建了具有3个层次、6个维度、25个胜任力要素的山东省三甲医院信息工程主管胜任力洋葱模型。结论本文构建的胜任力模型具有较好的信度和效度,符合新形势下医院信息化建设的要求,具有适用性和科学性,可应用于多种医院人力资源管理场景。

中国企业参与国外大型工程投标的多目标决策研究

随着国家"一带一路"发展战略的提出,中国建筑行业国外业务发展迎来绝佳机遇。本文根据国外大型工程投标特点,将投标过程划分为投标决策和报价决策,并对这两个阶段分别建立多目标决策模型,采用基于模糊综合评价和卷积神经网络的方法研究投标决策,以及基于博弈论的方法研究报价决策,着重分析两种模型下研究结果以及两种模型在实践中应用的相关问题。文章通过建立合理的投标报价决策体系,使研究内容更符合现实需求,得到更加理想的投标报价决策结果,提升企业国际竞争力,从而促进多元化、多项目的融洽经济合作。

中国空间站燃烧科学实验系统燃烧室设计与分析

中国空间站燃烧科学实验系统能够在轨进行多种燃料的微重力燃烧实验,其关键组件燃烧室是可实现密封的压力容器,为实验插件提供机械、氧化剂、废气排放、供电、控制、冷却等接口,支持实验插件完成相关功能.本文依据承压范围、漏率、透射光波段等设计技术指标进行燃烧室结构设计与力学分析.燃烧室采用分段式结构,由合叶门、锁紧圈、连接环、筒体等组件依次连接组成,连接结构处使用密封圈.通过燃烧室的承压分析、模态分析以及随机响应分析,校核了燃烧室结构的强度、刚度及随机振动响应特性,验证了燃烧室设计的安全性与可靠性,能够满足发射及在轨工作要求.

工程科学的践行者——纪念童秉纲院士

中国科学院院士童秉纲教授(1927—2020)是流体力学家、教育家,工程科学的践行者.文中简要介绍了童秉纲先生的生平,着重回顾了童先生在非定常流与涡运动、生物运动力学、气动热力学等流体力学3个分支学科领域对工程科学思想的实践,最后介绍了童先生对我国力学教育的杰出贡献.

“一带一路”国际工程承包项目外部风险关联网络分析

自“一带一路”倡议提出后,我国承包商在沿线国家开展国际工程承包项目的步伐逐渐加快,项目合作和贸易往来日益频繁,投资和项目运行对东道国的风险环境产生影响,进而影响国际工程承包项目的投资决策。政治风险、金融风险、社会文化风险等外部风险是影响投资决策的重要组成部分。文章围绕项目在东道国面临的政治风险、经济风险、社会治安风险、商业风险、自然环境风险等外部风险,运用主成分分析方法,构建“一带一路”倡议提出前后沿线各国外部风险的综合评价指标,计算“一带一路”倡议沿线国家外部风险的相关性并构建风险关联网络,分析“一带一路”倡议启动和实施前后在沿线相关国家开展项目面临外部风险的关联结构变化,并采用最小生成树方法来实现网络结构的稀疏化。研究发现:在“一带一路”倡议实施后,国家间的地理位置距离仍然是影响外部风险相关性强弱的主要因素,中国由网络边缘移至中心地位,逐渐发展成为外部风险网络中的重要节点,欧洲国家在风险网络中的地位基本不变。

鄂尔多斯盆地长7_(3)亚段储层微观孔隙结构和固液作用力

针对鄂尔多斯盆地长7_(3)亚段页岩储层孔隙结构和固液作用力问题,首先,通过聚焦离子束电子显微镜、计算机断层扫描技术和原子力显微镜对纯页岩储层样品开展研究;其次,结合Avizo软件建立页岩多尺度三维重构模型,定量分析页岩孔隙结构特征;最后,提出页岩储层固液相互作用黏附力测试方法,测定原油与孔隙壁面之间的黏附力。研究结果表明:长7_(3)储层发育有粒间孔、粒内孔和有机质孔隙,有机质孔隙形状主要有条状、弯月状和椭圆状;在微米尺度下,可以清晰看到层理缝;在纳米尺度下,不同页岩结构的样品孔隙结构特征无明显差异,孔喉形态多为片状和条状;有机质与原油之间的黏附力最大,长英质与原油之间的黏附力次之,层理面与原油之间的黏附力最小,3种平均黏附力分别为0.098、0.063和0.041μN,长7_(3)页岩储层中壁面原油启动难度较大,这从力学角度解释了该区为原位转化重点区域的原因。

基质硬度通过黏附蛋白调节胚胎干细胞的力学感知和分化命运

目的力学响应是理解基质硬度调节胚胎干细胞(ESCs)肝向分化的关键因素,研究分化初始阶段干细胞通过细胞黏附感知和力学信号传递尤为重要。本研究聚焦于不同硬度的基质条件细胞-细胞和细胞基质黏附对ESCs向定型内胚层(DE)分化的协同调控,并探究了细胞黏附蛋白和关键力信号转导通路。方法使用聚丙烯酰胺水凝胶制备3种不同硬度的基质,建立基于不同硬度的基质条件ESCs(H1细胞系)原位定向分化实验体系。利用牵引力显微镜、组学分析、Ch IPseq、q PCR、免疫荧光及Simple WES等方法,阐明不同硬度基质条件下ESCs向DE细胞分化的力学-生物耦合规律和机理。结果基质硬度是决定ESCs分化命运的关键。较硬基质上,ESCs的分化启动较快,DE细胞标志物表达随分化进度增加,其表达水平与基质硬度呈正相关;较高硬度促进了ESCs在克隆边缘的分化,位于克隆边缘的细胞比位于克隆内部的细胞高表达DE细胞标志物。不同硬度的基质上ESCs向DE细胞分化时,负责细胞-基质黏附的β1 integrin表达增加而细胞间E-cadherin表达减少,且呈现硬度依赖性。激活E-cadherin或阻断β1 integrin均可减少YAP入核使细胞的分化能力降低。结论基质硬度能够影响干细胞分化命运,硬基底更利于ESCs的DE向分化,该过程涉及细胞-细胞间及细胞-基质间黏附蛋白的相互作用进而调节胞内YAP的核移位。

功率型储能技术与应用综述

大规模可再生能源发电并网给电力系统安全稳定运行带来了新的挑战,储能技术是解决这一问题的重要手段。为了满足新型电力系统应用场景的多样化需求,储能技术呈现百花齐放、多元化发展新态势。其中,功率型储能技术具有功率密度高、响应速度快、循环寿命长等优势,在新型电力系统的电力调频、平滑新能源波动、负荷跟踪等领域应用具有重要的应用价值。剖析了电化学电容器、飞轮储能、超导磁储能等功率型储能的技术原理和性能特征,梳理了各类功率型储能技术未来发展规划,总结了功率型储能在新型电力系统的应用技术研究工作,同时列举了目前国内外功率型储能的工程示范应用典型案例。最后针对各类功率型储能未来在电力系统应用面临的挑战进行了分析,提出未来功率型储能技术未来发展方向,旨在为功率型储能技术研究和产业发展提供参考。

燃气轮机燃烧场热声振荡的测试研究进展

氢燃料燃气轮机是目前最具有前景的研究方向,氢燃料特别是绿氢能源能够减少温室气体排放、提高能源利用率,但由于氢能燃烧化学反应速率较快、燃烧速度高,容易引发热声振荡现象。热声振荡是声波与热释放在相位差小于90°时耦合作用的结果,该现象会对燃气轮机造成疲劳损伤,甚至损坏部件,热声振荡的诱因包括火焰热释放波动、声压脉动、燃烧室内流场波动等,对这些参量的耦合研究可加深对热声振荡的认识,为预测热声振荡提供理论基础。热声振荡研究涉及到的测试参量包括动态压力、火焰热释放、温度、当量比、速度,对应的测试手段应具备高频测量的能力。动态压力的测试手段主要包括压力传感器和麦克风,由于压力的时域响应快,动态特征明显,是热声耦合作用的关键参量,研究最为广泛。火焰热释放主要使用OH*化学发光或者荧光信号来进行表征,测试手段包括图像增强型高速相机(ICCD)、光电倍增管(PMT)、平面激光诱导荧光(PLIF)等。温度测量除了常用的热电偶,光学诊断技术有可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)、PLIF、拉曼光谱(RS)等。当量比作为对燃烧有直接影响的参量,烟气分析仪等传统手段难以进行动态测量,早期使用当量比波动方程来进行评估,后来发展的TDLAS、PLIF、激光诱导击穿光谱(LIBS)等光学测试技术都具备获得当量比动态波动的能力。速度脉动是直接作用于热声振荡的参量,测试技术包括一维的双麦克风测速、热线风速仪、激光多普勒测速(LDV),以及多维的粒子图像测速(PIV)、纹影等。至今为止,关于热声振荡测量的大部分技术发展较为成熟,列举了这些燃烧诊断技术的原理以及在热声振荡或不稳定燃烧现象中的应用,并且总结了热声振荡测试的发展与展望。

黏着斑激酶FAK的结构-功能关系模拟

目的承接细胞膜以及胞内细胞骨架连接的黏附斑激酶(FAK)是细胞感知、转导外界力学信号的重要分子体系,主要含有FERM、Kinase、Linker2、FAT等结构域,具有酶与支架双重功能,其功能的发挥依赖于外力作用下自身构象的调整。但是由于目前尚无FAK全分子微观结构,其不同结构域之间的互作特征及其力学因素调控下的微观结构动力学尚不清楚。方法结合基于AI的蛋白结构预测方法与平衡分子动力学模拟方法,考察了FAK全分子结构特征;采用力致分子动力学进行恒力或恒速条件下FAK去折叠模拟,考察其力致去折叠过程。重点通过不同结构域之间的互作及其力致去折叠特征阐释其结构-功能关系。结果无外力作用下:由于Linker2结构域自身的柔性,导致其C端的FAT结构域可以与其N端的FERM结构域相互作用,进而调控FERM与Kinase结构域之间的相互作用,提示外力对其酶功能的调控。有外力作用下:FAT与Linker2结构域最先去折叠,其去折叠行为暴露了FERM-Kinase结构域,使其更好发挥酶功能。另外,FAK全分子中FAT结构域的力致去折叠与单独FAT去折叠路径一致,而且FAT局部去折叠有利于其与paxillin的结合。提示外力对其支架功能的调控。结论本研究采用模拟方法预测了外力调控FAK功能的微观结构动力学特征,为深入阐释FAK的生物学功能提供基础。

基于GDEM的泥石流启动过程及成灾范围反演分析

降雨型泥石流形成过程是一个水力耦合的复杂非线性过程,四川省绵竹市清平乡文家沟“8·13”特大泥石流灾害造成严重经济损失和人员伤亡。根据现场调查和资料收集,在文家沟区域地质环境条件的基础上,分析文家沟泥石流的形成条件;基于GDEM力学分析软件,采用深度积分的有限体积法对“8·13”泥石流的启动过程和成灾范围进行反演分析:启动阶段物源变形模拟采用摩尔库伦准则,当松散物源摩擦角为8°、黏聚力为50 Pa时,降雨1 h后,泥沙浓度达到15%,泥石流初步形成;运动堆积阶段泥石流运动及铲刮效应模拟采用Savage-Hutter模型,综合摩擦系数为3°时的成灾范围与“8·13”泥石流的成灾范围基本一致。

肝脏再生的跨尺度多模态力学调控

目的肝脏具有很强的再生能力,肝组织力学微环境的变化是调控肝脏损伤与再生的重要因素,其调控机制目前尚不清楚。肝血窦是肝脏微循环的基本单元,具有独特的细胞组成、结构和生理力学特征。本文通过体内与体外研究相结合,实现跨尺度、多模态力学调控,探索肝血窦的流体剪切、周向拉伸和基质硬度对肝系细胞表型和功能的影响。方法采用小鼠肝脏灌注、部分肝切除、肝纤维化模型等在体实验方法,微流控芯片、细胞周期性拉伸、硬度可调的聚丙烯酰胺水凝胶等体外生物力学方法,及原代细胞表型、功能和信号转导等离体检测手段。结果针对流体剪切对肝再生的促进作用,发现剪切应力可通过β1整合素激活FAK,抑制Hippo通路,促进YAP激活细胞周期蛋白的表达,上调肝细胞增殖潜能。针对力学拉伸对肝再生的促进作用,发现力学拉伸可通过β1整合素诱导肝血窦内皮细胞(LSEC)内F-actin重组和YAP的核转位,上调HB-EGF的表达,继而通过旁分泌促进肝细胞增殖。针对基质硬度对LSEC去分化的调控作用,发现硬基底可通过FAK-p38通路促进LSEC去分化,为肝纤维化治疗提供了新的治疗靶点。结论研究结果可为深入理解多模态力学因素在肝脏损伤与修复中的作用提供基础,为肝纤维化等疾病的防治提供新思路。

表面微沟槽对压气机叶栅气动性能的影响

为减小叶型损失,在压气机叶栅叶片表面布置沿流向的对称V形微沟槽,采用数值模拟方法研究了沟槽宽度和顶角、沟槽间隔、沟槽覆盖范围、进口湍流度以及来流马赫数对叶栅气动性能的影响。结果表明,总压损失降低主要由吸力面沟槽产生,合理匹配沟槽几何参数、覆盖范围以及来流条件,可实现较优的减损效果。对吸力面局部带沟槽结构,相同冲角下无间隔沟槽的减损效果优于有间隔沟槽的减损效果,当无间隔沟槽顶角度为60°时减损效果最优;相同沟槽结构的减损效果与冲角相关。来流湍流度增加使得相同冲角下光滑叶片和带沟槽叶片的总压损失增大,相同沟槽结构在同一冲角下的减损效果及最优减损效果对应的冲角受来流湍流度影响。冲角不变时相同沟槽结构的减损效果随来流马赫数增大整体呈下降趋势,最佳减损效果对应的无量纲沟槽宽度和具有减损效果的无量纲沟槽宽度范围不同。当保持沟槽无量纲宽度不变和沟槽其它参数不变时,不同来流马赫数条件下的最佳减损效果及其对应的冲角不同,较低来流马赫数条件下最佳减损效果更突出。微沟槽能够减小壁面平均剪切应力和湍动能,降低湍流边界层损失,同时能够推迟边界层流动分离,使得叶型损失降低。

张量关键通路方法预测各向异性介质的渗透率

在油气勘探开发过程中,渗透率是反应储层渗流能力的重要参数,对储层评价、开发和生产至关重要。关键通路(critical path analysis,CPA)方法基于渗流和电场的相似性,建立储层的渗透率和电导率的关系,是一种利用电法勘探结果预测渗透率的有效方法。然而,当非常规油气储层表现出较强的各向异性(如裂缝页岩)时,基于标量建立的CPA方法精度下降。针对各向异性介质,提出了一种基于等效电参数和渗透率张量的张量CPA方法。从三维真实数字岩心出发,提取岩心样本的孔隙网络,并通过定义连通矩阵来表征孔隙网络的连通关系和渗流信息,最终经过矩阵运算得到临界孔隙半径张量,进而预测渗透率。对比了张量CPA方法在各向同性介质和各向异性介质中的应用效果,结果表明,张量CPA方法通过引入张量形式的物理参量,可全面表征各向异性介质的结构特征,显著提高了各向异性介质渗透率预测准确度。

智能可穿戴柔性压力传感器的研究进展

柔性压力传感器可以附着在人体皮肤感知外界压力信号,且具有传感范围广、响应时间短、灵敏度和耐久性高等特点,因此被广泛应用于电子皮肤和人机交互等领域。柔性压力传感器通常由柔性基底、活性材料、导电电极组成。其中,一种或多种活性材料通过与柔性基底复合形成传感材料,其受外界刺激产生的变形会引起阻值等变化,进而实现传感功能。此外,通过引入微结构可增加传感材料的可压缩性以及对微小压力的敏感度,提升传感性能。本文围绕薄膜和织物两类基底,综述了在其中掺杂碳基、金属基与黑磷基等活性材料的柔性压力传感器的研究,重点论述了不同传感器的制备方法、机电性能与应用场景,总结了各类传感器的优缺点。在此基础上,对未来智能可穿戴柔性压力传感器如何实现宽范围压力检测、商业化以及制作流程无毒化与长时期生物相容性实验等方面的研究做出了展望。