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項(xiàng)目簡(jiǎn)介 在過去的二十年里，磁電材料因其在磁傳感器、能量回收器、微機(jī)電系統(tǒng)、可調(diào)微波器件等工程領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，一直以來得到了研究者的廣泛關(guān)注。為了實(shí)現(xiàn)強(qiáng)的磁電耦合，北京大學(xué)工學(xué)院的研究者們利用不同的壓電和壓磁材料制備了諸如0-3 型、3-1 型、2-2 型和2-1型的磁電復(fù)合材料。北京大學(xué)工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室通過激光處理壓磁材料FeBSi 合金 (Metglas)，提出了1-1 型的磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試得出：1-1 型磁電材料具有超高的磁電系數(shù)（超過7000 V/cm Oe），相比于現(xiàn)有結(jié)果提高了接近7 倍。當(dāng)被測(cè)磁場(chǎng)頻率為復(fù)合材料的諧振頻率時(shí)，在室溫條件下測(cè)到了1.35×〖10〗^(-13)Tesla 的微弱磁場(chǎng)，這是塊體磁電復(fù)合材料領(lǐng)域的重要突破。該研究還發(fā)現(xiàn)，激光快速退火處理可以顯著降低壓磁材料在諧振頻率點(diǎn)的交流損耗，從而提高1-1 型磁電結(jié)構(gòu)的機(jī)械品質(zhì)因子。此外，1 維（1D）的結(jié)構(gòu)也有利于降低退磁因子，并增強(qiáng)磁通聚集效應(yīng)。應(yīng)用范圍基于磁電耦合效應(yīng)，該項(xiàng)研究課題組首次提出了磁電磁通門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，旨在對(duì)微弱直流磁場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)。這個(gè)磁電磁通門具有梭形結(jié)構(gòu)，對(duì)于1nT 的直流磁場(chǎng)輸入，磁電磁通門輸出信號(hào)的相對(duì)變化相比現(xiàn)有的結(jié)果提高了4-5 倍，為磁異常探測(cè)在導(dǎo)航、醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造了可能。項(xiàng)目階段本課題組同內(nèi)窺鏡團(tuán)隊(duì)合作，發(fā)展了基于磁電耦合原理的磁電傳感器陣列和磁成像系統(tǒng)，研制了國內(nèi)首臺(tái)磁電磁成像樣機(jī)。該樣機(jī)核心組成部分由56 路磁電傳感器、驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)采集與處理、磁成像顯示等構(gòu)成。該磁成像系統(tǒng)不僅能夠檢測(cè)磁性金屬物的存在，而且還能準(zhǔn)確判斷其位置、姿態(tài)，定位偏差縱向在1.2cm 以內(nèi)，橫向偏差在0.5cm 以內(nèi)。另外，通過對(duì)金屬棒掃描和采集信號(hào)的微分處理，還可以判斷金屬棒的長、徑比值。該項(xiàng)研究提出的磁成像系統(tǒng)在安檢、醫(yī)學(xué)上人體內(nèi)磁性藥囊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方面具有較大應(yīng)用價(jià)值。知識(shí)產(chǎn)權(quán)已申請(qǐng)相關(guān)專利。合作方式 技術(shù)轉(zhuǎn)讓、合作開發(fā)。

本研究成果包括巖體初始地應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算仿真、巖體參數(shù)選取及反分析、巖體多場(chǎng)耦合機(jī)理及多場(chǎng)耦合數(shù)值模擬、復(fù)雜巖體開挖與錨固支護(hù)計(jì)算仿真、施工爆破效應(yīng)計(jì)算仿真等諸多方面,形成了較為獨(dú)特的巖體多場(chǎng)廣義耦合分析的科學(xué)研究體系

（專利號(hào)：ZL 201410168888.X） 簡(jiǎn)介：本發(fā)明公開了一種基于耦合電感的兩相交錯(cuò)并聯(lián)變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，它包括直流輸入源，兩個(gè)功率開關(guān)管，兩個(gè)帶有兩個(gè)繞組的耦合電感，三個(gè)單向整流二極管，一個(gè)輸出二極管，一個(gè)箝位電容，兩個(gè)中間儲(chǔ)能電容，一個(gè)輸出濾波電容。本發(fā)明具有較高的升壓能力，能夠?qū)崿F(xiàn)更高升壓比的輸出，功率開關(guān)管和二極管的峰值電壓應(yīng)力也有所降低，同時(shí)利用耦合電感的漏感實(shí)現(xiàn)功率開關(guān)管的零電流開通和二極管的關(guān)斷，這樣整個(gè)變換電路的轉(zhuǎn)換效率得到了提高，并采用兩相交錯(cuò)并聯(lián)的控制方式降低輸入電流紋波。

能源、環(huán)境及化工等領(lǐng)域廣泛存在具有相變和反應(yīng)的能質(zhì)傳遞和轉(zhuǎn)化問題， 具有多區(qū)域、多場(chǎng)、傳遞與轉(zhuǎn)化等相互耦合的特點(diǎn)，是影響裝備性能的關(guān)鍵熱物 理問題，對(duì)提升性能至關(guān)重要。本項(xiàng)目針對(duì)上述領(lǐng)域中共性的多場(chǎng)耦合能質(zhì)傳遞 機(jī)理反其強(qiáng)化和調(diào)控方法的前沿科學(xué)問題開展研究工作，取得了系列原創(chuàng)性研究 成果。主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)有： 一、 分區(qū)耦合多相傳遞可視化實(shí)驗(yàn)方法及其機(jī)理與特性：創(chuàng)新了滯止流和通 流槽道內(nèi)逸出速率及位點(diǎn)可控的液滴和氣泡動(dòng)力學(xué)行為、變孔隙率網(wǎng)絡(luò)流道及其 與外部流場(chǎng)耦合的兩相流動(dòng)、毛細(xì)阻力可調(diào)的多孔層內(nèi)相變傳熱及含反應(yīng)邊界的 兩相流及傳遞等可視化實(shí)驗(yàn)方法。獲得了逸出液滴聚合衰減震蕩機(jī)理及規(guī)律；發(fā) 現(xiàn)了微孔逸出氣泡脫離后涌入和界面震蕩現(xiàn)象；揭示了具有壁面逸出氣泡的槽道 內(nèi)兩相流規(guī)律；闡明了具有微孔層和結(jié)構(gòu)缺陷的氣體擴(kuò)散層內(nèi)兩相分布特征；厘 清了反向式毛細(xì)蒸發(fā)器多孔層內(nèi)相分布規(guī)律反其對(duì)相變傳熱的影響機(jī)理；揭示了 燃料電池內(nèi)兩相流動(dòng)和傳輸以及電化學(xué)反應(yīng)的相互作用規(guī)律，獲得了流道水淹與 壓降之間的定量關(guān)系及膜電極表面溫度分布特性。 二、 多元多相分區(qū)耦合能質(zhì)傳遞及轉(zhuǎn)化理論模型：建立了多場(chǎng)耦合固體基質(zhì) 表面細(xì)胞吸附成膜理論模型，揭示了生物膜結(jié)構(gòu)與能質(zhì)傳遞及產(chǎn)氫/產(chǎn)電性能的 相互關(guān)系；建立了含生化反應(yīng)的多孔填料床內(nèi)多相能質(zhì)傳遞的毛細(xì)管模型和多相 混合模型，闡明了流動(dòng)和傳輸與生化反應(yīng)的耦合特性，為固定化細(xì)胞生物反應(yīng)器 性能預(yù)測(cè)提供了方法；建立了毛細(xì)結(jié)構(gòu)材料內(nèi)分區(qū)耦合相變傳熱理論模型，為反 向式毛細(xì)蒸發(fā)器和微槽膜狀凝結(jié)換熱提供了理論計(jì)算方法；提出燃料電池兩相傳 輸三維孔隙網(wǎng)絡(luò)模型和氣體有效擴(kuò)散系數(shù)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(nèi)細(xì)觀兩相流行為，揭示了多孔擴(kuò)散層與流 場(chǎng)板流道內(nèi)兩相流的耦合關(guān)系以及流道結(jié)構(gòu)和工況參數(shù)對(duì)兩相流特性的影響規(guī) 律。 三、多場(chǎng)耦合能質(zhì)傳遞強(qiáng)化及調(diào)控方法：基于分區(qū)耦合強(qiáng)化傳熱思想，提出 了三維肋表面和螺旋扭帶組合強(qiáng)化傳熱新方法；通過分區(qū)流動(dòng)和傳遞強(qiáng)化與調(diào)控, 發(fā)展了三維柱狀陣列結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)了多孔電極內(nèi)微生物產(chǎn)電菌電子轉(zhuǎn)移速率和活性生物量調(diào)控和 強(qiáng)化；創(chuàng)新性利用流場(chǎng)/濃度場(chǎng)/溫度場(chǎng)/光場(chǎng)的強(qiáng)化和調(diào)控，結(jié)合表面修飾和彌 散光導(dǎo)體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)微生物生化轉(zhuǎn)化全過程強(qiáng)化；提出了通過外接電阻控制陽極 電勢(shì)誘導(dǎo)和調(diào)控生物膜結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化了質(zhì)子傳輸，大幅提升了微生物燃料電池性能。

本發(fā)明公開了一種中溫太陽能?空氣能耦合系統(tǒng)，包括中溫太陽能集熱裝置、空氣源熱泵機(jī)組、中溫水箱、低溫水箱、吸收式制冷機(jī)組、燃?xì)鉅t，通過三進(jìn)一出換向閥和一進(jìn)三出換向閥，可以切換太陽能供暖、太陽能制冷、太陽能供熱水、燃?xì)夤┡⑷細(xì)庵评洹⑷細(xì)夤崴⒖諝庠礋岜弥评洹⒖諝庠礋岜霉┡⒖諝庠礋岜霉崴冗\(yùn)行模式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，穩(wěn)定可靠，節(jié)能效益顯著。

本發(fā)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(jié)合的表面、以及主軸與軸承待結(jié)合的表面的工程 參數(shù)，并利用分形接觸理論以及赫茲接觸理論計(jì)算軸承與主軸之間結(jié) 合面的剛度和熱傳遞系數(shù)與接觸壓力和接觸間隙的映射模型，根據(jù)軸 承的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)并使用軸承力學(xué)模型和軸承熱學(xué)模型獲得軸 承負(fù)載和溫度與剛度、軸承外圈接觸熱阻、軸承內(nèi)圈接觸熱阻和發(fā)熱 功率之間的映射模型，計(jì)算主軸的電機(jī)熱源，計(jì)算主軸各表面散熱系 數(shù)，根據(jù)主軸的結(jié)構(gòu)和上述結(jié)果構(gòu)建有限元模型，讀取主軸的運(yùn)行參 數(shù)，用有限元模型對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行處理。本方法能降低現(xiàn)有方法中結(jié) 合面所引起誤差、模型結(jié)合面及軸承力學(xué)和熱學(xué)參數(shù)不更新導(dǎo)致的誤 差。 

本發(fā)明公開了一種關(guān)節(jié)間柔性耦合的欠驅(qū)動(dòng)手指，其中手指以滑輪為主要部件，手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用張緊繩和防松繩依次纏繞于手指的各滑輪上，以及指節(jié)間的兩個(gè)耦合彈簧及拉繩，由此實(shí)現(xiàn)一個(gè)輸入完成手指多個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。通過本發(fā)明，手指本體以及手指內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)配合形成一個(gè)欠驅(qū)動(dòng)手指，能夠精確實(shí)現(xiàn)抓取時(shí)的自適應(yīng)能力，同時(shí)其內(nèi)嵌入式的柔順性使該手指適用于在各類復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境的假肢手器械。

隨著人類對(duì)自然科學(xué)認(rèn)識(shí)的不斷深入以及現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是凝膠等軟物質(zhì)的應(yīng)用、鋰電池、燃料電池等技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到力熱與化學(xué)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(xué)反應(yīng)進(jìn)度，基于非平衡態(tài)熱力學(xué)建立了一套適用于描述可變形固體材料質(zhì)量傳遞、熱傳導(dǎo)以及化學(xué)反應(yīng)耦合問題的力-熱-化連續(xù)介質(zhì)理論框架，該理論適用范圍寬廣，針對(duì)包含化學(xué)反應(yīng)的各演化過程有相應(yīng)的耦合動(dòng)力學(xué)控制方程。針對(duì)所建立力-熱-化多

本發(fā)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(jié)合的表面、以及主軸與軸承待結(jié)合的表面的工程參數(shù)，并利用分形接觸理論以及赫茲接觸理論計(jì)算軸承與主軸之間結(jié)合面的剛度和熱傳遞系數(shù)與接觸壓力和接觸間隙的映射模型，根據(jù)軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)并使用軸承力學(xué)模型和軸承熱學(xué)模型獲得軸承負(fù)載和溫度與剛度、軸承外圈接觸熱阻、軸承內(nèi)圈接觸熱阻和發(fā)熱功率之間的映射模型，計(jì)算主軸的電機(jī)熱源，計(jì)算主軸各表面散熱系數(shù)，根據(jù)主軸的結(jié)構(gòu)和上述結(jié)果構(gòu)建有限元模型，讀取主軸的運(yùn)行參數(shù)，用有限元模型對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)

本發(fā)明公開了一種具有耦合電感的多電平級(jí)聯(lián)逆變器，其中， 有 N 個(gè)逆變單元并聯(lián)，每個(gè)單相 H 橋?qū)?yīng)一個(gè)耦合電感，N≥2，且 N 為自然數(shù)；同一個(gè)單相 H 橋逆變單元的左橋臂側(cè)的上橋臂是第一功率開關(guān)管，同一個(gè)逆變單元的左橋臂側(cè)的下橋臂是第二功率開關(guān)管，同 一個(gè)單相 H 橋單元的右橋臂側(cè)的上橋臂是第三功率開關(guān)管，同一個(gè)單 相 H 橋單元的右橋臂的下橋臂是第四功率開關(guān)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(gè)耦合電感以循環(huán)對(duì)稱的結(jié)構(gòu)連接。本發(fā)明在無需復(fù)雜