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“石墨烯微結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)調(diào)控及其應(yīng)用”首次實(shí)現(xiàn)石墨烯單晶量子點(diǎn)和單層石墨烯微結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)控制。 一、項(xiàng)目分類 重大科學(xué)前沿創(chuàng)新 二、成果簡介 近年來，石墨烯領(lǐng)域未獲得突破性應(yīng)用成果，也未找到“殺手锏”應(yīng)用領(lǐng)域，關(guān)鍵是石墨烯結(jié)構(gòu)調(diào)控不到位。一個(gè)基本的共識是，對石墨烯材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)控，有助于在光電器件、能源轉(zhuǎn)化存儲、重大疾病診療、污染物治理等領(lǐng)域取得重大突破。上海大學(xué)吳明紅院士領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)聚焦“石墨烯微結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)調(diào)控及其應(yīng)用”取得了開創(chuàng)性的研究成果，首次實(shí)現(xiàn)石墨烯單晶量子點(diǎn)和單層石墨烯微結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)控制，在Nature及其子刊上發(fā)表十余篇系列論文，獲得國家自然科學(xué)二等獎。負(fù)責(zé)人吳明紅是中國工程院院士、俄羅斯工程院和俄羅斯科學(xué)院外籍院士，獲國家杰出青年基金、教育部長江學(xué)者及創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃等支持。團(tuán)隊(duì)依托有機(jī)復(fù)合污染控制工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，推動基礎(chǔ)科研成果向應(yīng)用轉(zhuǎn)化，在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境治理等領(lǐng)域取得了相關(guān)應(yīng)用突破。 一、主要理論突破 聚焦于研究主題，團(tuán)隊(duì)在以下三個(gè)方面取得重要突破： 1）為解決傳統(tǒng)方法制備的石墨烯缺陷多，無法量產(chǎn)的問題，團(tuán)隊(duì)在分子水平上首次使用分子融合法實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)單晶石墨烯量子點(diǎn)的可控制備。通過對單晶石墨烯量子點(diǎn)精準(zhǔn)的物理化學(xué)性質(zhì)調(diào)控實(shí)現(xiàn)了不同亞細(xì)胞器的定位，有力推動了石墨烯量子點(diǎn)在生物成像、重大疾病診療中的應(yīng)用。 2）為解決單層石墨烯容易聚集的難題，團(tuán)隊(duì)通過“原位復(fù)合與還原”一步法調(diào)控策略，獲得單層石墨烯復(fù)合催化材料。團(tuán)隊(duì)首次在該材料上觀測到光生電子空穴對分離的皮秒級超快過程，發(fā)現(xiàn)并揭示了單層石墨烯高效抽取和快速傳輸光電子這一重要規(guī)律，為高質(zhì)量單層石墨烯復(fù)合材料在催化等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。 3）精確調(diào)節(jié)石墨烯層間距，可以將石墨烯有針對性地應(yīng)用于離子篩分、污染物選擇性吸附等廣泛領(lǐng)域。團(tuán)隊(duì)通過金屬水合離子的層間插入控制氧化石墨烯層間距，在國際上首次實(shí)現(xiàn)了層間距在超小尺度上（1 Å）的精確控制。 二、在黑臭水體治理、地表水水質(zhì)提升上的應(yīng)用 地表水內(nèi)源污染治理的關(guān)鍵是削減河道污染負(fù)荷，重建水生生態(tài)。團(tuán)隊(duì)以層間距可控石墨烯為基質(zhì)，發(fā)展了水環(huán)境污染生態(tài)修復(fù)的疊層材料。以石墨烯為基體的復(fù)合微生物在其表面生長并形成生物膜，通過石墨烯和生物膜的協(xié)同作用，對水體污染物進(jìn)行高效截留、吸附并降解。該復(fù)合技術(shù)運(yùn)行成本低，治理周期短，工藝簡單，無需底泥疏浚即可將地表水提升至IV類水以上水質(zhì)指標(biāo)，對河水的COD、氨氮和總磷，去除率達(dá)到80%以上。目前，團(tuán)隊(duì)已與上海寶山區(qū)政府建立多個(gè)石墨烯治理黑臭水體示范基地，顯著提升當(dāng)?shù)厮|(zhì)環(huán)境水平。 三、石墨烯負(fù)極材料的鈉離子電池儲能系統(tǒng)應(yīng)用 鋰資源的匱乏，不足以支撐鋰離子電池在儲能市場的廣泛應(yīng)用，其成本較高的弊端也逐漸顯露。同時(shí)國內(nèi)外化學(xué)儲能市場需求越來越大，促使研究者們利用資源豐富的鈉元素組裝得到鈉離子電池。 經(jīng)過對鈉離子電池材料體系篩選和研究，本團(tuán)隊(duì)核心材料選用普魯士藍(lán)及其類似物作為鈉離子電池正極，碳基材料作為鈉離子電池負(fù)極。其中普魯士藍(lán)制備主要采用沉淀法及水熱法，能耗更低。此外，普魯士藍(lán)能夠作為一種染料進(jìn)行使用，其安全性非常高。經(jīng)過一系列放大，正極普魯士藍(lán)材料的充放電比容量達(dá)到160 mAh/g，碳負(fù)極材料的充放電比容量達(dá)到300 mAh/g。經(jīng)過中試線生產(chǎn)預(yù)制，單體電池工作電壓在3.2 V左右，能量密度在100 Wh/kg以上。單體電池在穿刺、擠壓、外部短路、及破壞后浸水測試的情況下，均沒有發(fā)生自燃和爆炸等情況，安全性高。 目前，擬搭建5條鈉離子電池儲能全自動生產(chǎn)線及相關(guān)配套設(shè)施，研發(fā)生產(chǎn)低成本、高安全、長壽命鈉離子電池關(guān)鍵材料，實(shí)現(xiàn)高性能鈉離子電池產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化，預(yù)計(jì)至2026年項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后，年產(chǎn)值達(dá)約22.5億元；年畝均產(chǎn)值1666萬元。 四、石墨烯傳感材料在呼吸式血糖儀中的應(yīng)用 我國糖尿病人數(shù)眾多，并逐年上升。血糖檢測儀與檢測試紙市場規(guī)模約為460億元，然而國外品牌卻占市場份額大半。現(xiàn)有血糖儀采取長期有創(chuàng)刺血檢測，存在很大感染風(fēng)險(xiǎn)，給病友帶來巨大的生理和心理上的痛苦。呼吸式血糖檢測無創(chuàng)，吹氣即可檢測，完美解決市場痛點(diǎn)。 糖尿病患者呼吸的氣體中，可檢測的VOCs較異常，需要高靈敏度的氣體傳感器進(jìn)行識別。但是，常規(guī)氣敏傳感材料檢測限與響應(yīng)恢復(fù)能力不足，且難以在復(fù)雜氣體氛圍中實(shí)現(xiàn)特異性檢測。團(tuán)隊(duì)通過對石墨烯帶隙和表界面特性的精確調(diào)控，實(shí)現(xiàn)皮秒級載流子空穴的形成，從而實(shí)現(xiàn)對氣體分子的快速響應(yīng)，解決氣體傳感器靈敏度、選擇性和響應(yīng)恢復(fù)迅速的關(guān)鍵科學(xué)問題。研發(fā)的呼吸式血糖儀可滿足確診病友的日常檢查、實(shí)現(xiàn)醫(yī)院、公共場所快速篩查、手機(jī)APP記錄管理以及網(wǎng)上專家互動診斷等功能，具有無創(chuàng)傷、無痛苦、便捷即時(shí)（15s）等特點(diǎn)，是首款呼吸式血糖檢測產(chǎn)品。目前已二類醫(yī)療器械證書，即將已進(jìn)入臨床階段。

JO415型直流安培計(jì)適用于中學(xué)、中專等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室，可測微弱電勢用。 Model JO415 DC microammeter is suitable for students to measure weak current and slimelectric potenial in laboratory of middle school and polytechnic school.

產(chǎn)品詳細(xì)介紹系統(tǒng)概述： 學(xué)校有各種各樣的檔案系統(tǒng)需要開發(fā)和維護(hù)，常用檔案有：學(xué)生學(xué)籍檔案、學(xué)生綜合素質(zhì)評價(jià)檔案、教師業(yè)務(wù)檔案、教師教科研檔案等，上述檔案或系統(tǒng)都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，他們都是以人為中心，記錄學(xué)生或者教職工個(gè)人的各種事跡和材料；獲獎等很多資料往往還需要上傳蓋章照片等輔助資料佐證。 之前的普遍做法是為每一個(gè)業(yè)務(wù)分別購買或者委托開發(fā)一套系統(tǒng)，其中大多數(shù)是按需定制開發(fā)的專用系統(tǒng)，例如，學(xué)籍管理專門記錄學(xué)生的學(xué)籍檔案，教師檔案系統(tǒng)專門記錄教師的業(yè)務(wù)檔案，教科研管理系統(tǒng)專門記錄教師從事教研和科研的各種課題檔案。這樣做的好處是專用系統(tǒng)在購買或者開發(fā)當(dāng)時(shí)能夠完全滿足使用者的全部需求，而且按使用者的操作習(xí)慣來定制；壞處則是需要購買或者開發(fā)多個(gè)系統(tǒng)，不但建設(shè)成本高，更嚴(yán)重的是一旦需求變更，系統(tǒng)就需要重新立項(xiàng)二次開發(fā)，而且有些系統(tǒng)因?yàn)槭嵌ㄖ崎_發(fā)的緣故，二次開發(fā)還不方便。 e人e表檔案系統(tǒng)(又名“一人一表系統(tǒng)”)要從根本上解決人員檔案管理不通用的難題，系統(tǒng)憑借獨(dú)具特色的表單設(shè)計(jì)模型，定位為一款以“人”為中心的通用人員檔案系統(tǒng)。該系統(tǒng)成功整合了檔案定制、表單設(shè)計(jì)、記錄對象管理、數(shù)據(jù)源管理、統(tǒng)一輸入和輸出等多項(xiàng)技術(shù)，為學(xué)校和教育局提供了一個(gè)用途廣泛的可視化檔案管理解決方案。系統(tǒng)由制表、填表、報(bào)表三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，可用于構(gòu)建學(xué)生學(xué)籍管理系統(tǒng)、教職工檔案系統(tǒng)和學(xué)生綜合素質(zhì)評價(jià)系統(tǒng)等多種檔案管理系統(tǒng)。 系統(tǒng)特色： 檔案自定義：支持從現(xiàn)有表單庫中任意抽取一張或多張表單按照一定順序組建一份新的檔案； 檔案導(dǎo)入導(dǎo)出：支持XML檔案模版的批量導(dǎo)入和導(dǎo)出，降低檔案制表工作量； 表單可共享：可視化設(shè)計(jì)表單，所見即所得；表單可以被多個(gè)檔案引用； 元素可共享：表單元素作為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)錄入控件，每個(gè)元素都可以被多個(gè)單元格引用； 選擇源共享：選擇源可以直接從教育部代碼庫中直接引用，每個(gè)選擇源可以被多個(gè)表單元素共享引用； 單元格級別的授權(quán)：系統(tǒng)提供單元格級別的讀寫授權(quán)，確保授權(quán)用戶才能讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)導(dǎo)入：支持批量數(shù)據(jù)導(dǎo)入； 數(shù)據(jù)導(dǎo)出：支持批量檔案數(shù)據(jù)導(dǎo)出，導(dǎo)出格式為word或者excel文件； 數(shù)據(jù)抓取：支持自定義數(shù)據(jù)抓取并保存為報(bào)表。

儀器概述 本儀器是基于【鉑金圓環(huán)法原理】實(shí)現(xiàn)精確液體的表面張力值的測量，廣泛應(yīng)用在化工、石油、電力、科研、鐵路等行業(yè)。鉑金圓環(huán)法原理： 鉑金環(huán)法是一種傳統(tǒng)的測試方法，它是用直徑0.37mm的鉑金絲做成周長為60mm的環(huán)。測試時(shí)先將鉑金環(huán)浸入液面(或二種不相混合的界面)下2-3mm，然后再慢慢將鉑金環(huán)向上提，環(huán)與液面會形成一個(gè)膜。膜對鉑金環(huán)會有一個(gè)向下拉的力，測量整個(gè)鉑金環(huán)上提過程中膜對環(huán)的所作用的最大力值，再換算成真正的表面(界面)張力值。 技術(shù)參數(shù) 1、顯示方式：240x128點(diǎn)陣中文液晶屏 2、測量方式：鉑金圓環(huán)法原理 3、鉑金環(huán)半徑：r9.55 鉑絲r0.3 4、測量范圍：0-200mn/m 5、靈 敏 度：0.1mn/m 6、準(zhǔn) 確 度：±0.1mn/m 7、自檢功能：故障自動診斷 8、溫度補(bǔ)償：自動溫度補(bǔ)償 9、外形尺寸：240×190×350mm 性能特點(diǎn) 1、液晶屏顯示，中文提示菜單操作，自動升降，平穩(wěn)性好。 2.、具有25℃自動溫度補(bǔ)償功能，解決了溫度對所測張力值的影響。 3、儀器自動調(diào)零、自動測定、計(jì)算、顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，具有掉電存儲功能。 4、使用磁罐封閉式傳感器，采用等間隔多點(diǎn)標(biāo)定，提高了測量結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性。   網(wǎng)址鏈接 http://www.csscyq.com/proshow.asp?id=777

本發(fā)明公開了一種注塑機(jī)開模路徑優(yōu)化方法，包括以下步驟： 根據(jù)模具參數(shù)及開模工藝參數(shù)進(jìn)行開模路徑規(guī)劃；根據(jù)規(guī)劃的開模路 徑進(jìn)行開模動作，獲得開模結(jié)果數(shù)據(jù)；計(jì)算開模誤差，判斷開模誤差 是否在設(shè)定誤差范圍內(nèi)，如是，則優(yōu)化結(jié)束，如否，則通過迭代學(xué)習(xí) 方法對開模路徑進(jìn)行重新規(guī)劃；通過多次開模及路徑優(yōu)化，直至開模 誤差小于設(shè)定誤差允許范圍，優(yōu)化過程結(jié)束，并保存開模控制參數(shù)。 通過本發(fā)明，在注塑機(jī)更換新的模具后，能夠在不需要人工調(diào)

零件與模具的無模直接制造方法，屬于零件快速制造方法，步驟為：(1)設(shè)計(jì)零件的三維 CAD 模型；(2)對三維 CAD 模型進(jìn)行切片處理；(3)根據(jù)分層數(shù)據(jù)進(jìn)行路徑規(guī)劃，生成每層成形的數(shù)控代碼；(4)采用數(shù)控等離子熔積噴槍，將合金、金屬間化合物、金屬陶瓷或陶瓷的絲材或粉末，在基板上按照每層數(shù)控代碼熔積成形；(5)熔積成形過程中，將等離子弧與激光復(fù)合；(6)按照上述步驟逐層熔積成形，直至達(dá)到零件尺寸形狀的要求。本發(fā)明保持等離子成形成本低、效率高，成形體易于達(dá)到滿密度的優(yōu)點(diǎn)，僅附加小功率激光，成本低于激光

新型電力系統(tǒng)仿真分析、測試驗(yàn)證。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 隨著“雙碳目標(biāo)”國家能源戰(zhàn)略的確定和新型電力系統(tǒng)概念的提出，我國能源轉(zhuǎn)型力度持續(xù)加大，逐步形成了大量新能源接入電力系統(tǒng)的局面。由于風(fēng)能、太陽能等新能源與常規(guī)能源稟性差別很大，其并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有顯著不確定性、波動性和機(jī)械慣量缺失等特點(diǎn)。此外，高比例電力電子裝備、新一代直流輸電、多能互補(bǔ)的綜合能源、各類大規(guī)模儲能電站、各種通信及自動化新技術(shù)裝置等因素使得新型電力系統(tǒng)組成要素愈加復(fù)雜，動態(tài)特性蘊(yùn)含諸多未知，造成系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、裝備制造、系統(tǒng)集成和運(yùn)行控制等都面臨史無前例的挑戰(zhàn)。目前，電力科研院所、規(guī)劃設(shè)計(jì)單位、裝備制造廠家、教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)等對新型電力系統(tǒng)開展仿真分析、測試驗(yàn)證的需求很大、很迫切。同時(shí)看到，新型電力系統(tǒng)的這些新型場景對仿真技術(shù)要求苛刻，門檻很高。 1）新型電力系統(tǒng)需要精細(xì)化動態(tài)模擬。人們對新型電力系統(tǒng)動態(tài)行為的認(rèn)識還不夠深入，無論是基礎(chǔ)理論層面還是工程技術(shù)層面還處于廣泛討論、觀點(diǎn)碰撞或局部示范試驗(yàn)階段。然而，電力設(shè)施的新技術(shù)路線試錯(cuò)成本極高，不太可能對所有備選方案和技術(shù)選項(xiàng)都逐一示范。因此，開展大量深入的仿真研究是推進(jìn)新型電力系統(tǒng)實(shí)施的必要手段。對于新型電力系統(tǒng)，需要深入開展仿真研究的領(lǐng)域包括：①新型電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)研究；②新能源接入電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)； ③ 新能源電網(wǎng)保護(hù)與自動化技術(shù)； ④源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制與優(yōu)化調(diào)度；⑤新型配電網(wǎng)的電能質(zhì)量分析與控制；⑥人工智能等新技術(shù)對新型電力系統(tǒng)的支撐。 2）新能源基地并網(wǎng)需要做穩(wěn)定性評估。大規(guī)模陸上及海上風(fēng)電集中接入局部電網(wǎng)有可能引發(fā)次/超同步振蕩、寬頻諧波諧振等電網(wǎng)安全穩(wěn)定性問題，需要對這些問題進(jìn)行機(jī)理及應(yīng)對策略分析。所以需要對包含多類型新能源裝備的局部電網(wǎng)做精細(xì)化動模仿真測試。然而，百千臺級風(fēng)光機(jī)組電磁暫態(tài)詳細(xì)建模與仿真是一個(gè)卡脖子難題。 3）軟、硬件在環(huán)仿真是必要的。新能源及儲能電站的電力電子變流器控制及保護(hù)策略是廠家核心機(jī)密，對外不公開。由于控保策略對裝置外特性及其接入系統(tǒng)的響應(yīng)特性有重要影響，故需要分析內(nèi)部核心控保策略。需要將新能源及儲能控制器實(shí)物或黑盒模型接入測試平臺開展動模仿真，以對其多時(shí)間尺度動態(tài)響應(yīng)特性進(jìn)行精細(xì)化分析。軟、硬件在環(huán)試驗(yàn)對仿真平臺提出了更高要求。 4）超大規(guī)模儲能電站的仿真難度大。①單個(gè)儲能機(jī)組的設(shè)備形態(tài)發(fā)生改變，從兩/三電平變流器向模塊化多電平變流器（MMC）的復(fù)雜結(jié)構(gòu)演變，甚至采用儲能跟變流器集成，故需要對這種復(fù)雜新形態(tài)做精細(xì)化測試驗(yàn)證。②超大規(guī)模、超大機(jī)組的儲能電站包含較多并聯(lián)儲能單元或者儲能機(jī)組，吉瓦時(shí)級儲能電站，需上百臺機(jī)組并聯(lián)。另外，儲能變流器的控制策略正從電流源型向電壓源型轉(zhuǎn)變，控制策略趨于復(fù)雜化，故需要大量的儲能變流器的控制裝置接入測試平臺，才能對實(shí)現(xiàn)對儲能單機(jī)以及多機(jī)之間協(xié)調(diào)控制性能測試，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模、超大機(jī)組的儲能電站的精細(xì)化仿真。 5）現(xiàn)代直流輸電控制與保護(hù)測試提出更高要求。超/特高壓直流輸電系統(tǒng)應(yīng)用于新能源基地外送的控制保護(hù)策略及其硬件在環(huán)試驗(yàn)對實(shí)時(shí)仿真平臺硬件資源要求苛刻，既要對直流輸電系統(tǒng)建模，又要對新能源基地建模，應(yīng)用場景的復(fù)雜性對仿真平臺要求更高。 1 技術(shù)分析（創(chuàng)新性、先進(jìn)性、獨(dú)占性） 1.1 國產(chǎn)化實(shí)時(shí)仿真技術(shù)現(xiàn)狀 實(shí)時(shí)仿真是指仿真模型執(zhí)行進(jìn)度與系統(tǒng)時(shí)鐘完全同步的一類仿真，具備這種特性的仿真裝置稱為實(shí)時(shí)仿真器。新型電力系統(tǒng)的認(rèn)知、試驗(yàn)、生產(chǎn)、培訓(xùn)需求快速增長，形成了實(shí)時(shí)仿真領(lǐng)域巨大潛在市場。但目前RTDS、RT-LAB等進(jìn)口設(shè)備依舊壟斷市場，對于大規(guī)模新能源場站、縣域規(guī)模萬節(jié)點(diǎn)級電力系統(tǒng)、多端特高壓直流輸電等應(yīng)用場景電磁暫態(tài)仿真，所需的仿真資源巨大，平臺造價(jià)極高。且關(guān)鍵核心技術(shù)處于卡脖子狀態(tài)，平臺應(yīng)用的靈活性和開放性受到很大限制。只有開發(fā)和推廣國產(chǎn)化實(shí)時(shí)仿真技術(shù)才能為順利推進(jìn)新型電力系統(tǒng)建設(shè)過程中的研究和生產(chǎn)提供自主可控的工具和手段。 1.2 UREP與進(jìn)口設(shè)備的對比試驗(yàn)  為了實(shí)現(xiàn)電力實(shí)時(shí)仿真器的國產(chǎn)化替代，徹底解決電力實(shí)時(shí)仿真領(lǐng)域的技術(shù)“卡脖子”問題，國產(chǎn)實(shí)時(shí)仿真器UREP需要與國際主流技術(shù)進(jìn)行對比，力求達(dá)到甚至超過目前世界最先進(jìn)的技術(shù)。對標(biāo)對象為行業(yè)公認(rèn)的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真儀（RTDS）和行業(yè)廣泛使用的RTLAB，以上兩款設(shè)備均為加拿大生產(chǎn)。對比試驗(yàn)方案如圖1-1所示。制定標(biāo)準(zhǔn)（典型）測試算例，分別在UREP、RTDS和RTLAB環(huán)境下搭建測試算例的仿真模型，在完全相同的測試條件和試驗(yàn)內(nèi)容下得到各種仿真器的仿真結(jié)果，比較仿真結(jié)果的一致性。同時(shí)比對仿真規(guī)模、建模效率和編譯時(shí)間等關(guān)鍵指標(biāo)。             圖1-1  國產(chǎn)UREP與進(jìn)口設(shè)備對標(biāo)方案 1.2.1電氣網(wǎng)絡(luò)仿真對比    圖1-2表示了一個(gè)多支路網(wǎng)絡(luò)，基于圖1-1中三種仿真器搭建該模型，通過不斷增加支路數(shù)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，直到仿真器過載，得到仿真器的算力極限。         圖1-2  多支路電氣網(wǎng)絡(luò) 在50us仿真步長下，對于圖1-2案例RTLAB最大仿真規(guī)模為78個(gè) 三相節(jié)點(diǎn)，UREP也為78個(gè) 三相節(jié)點(diǎn)，二者相同。在編譯速度方面，RTLAB編譯時(shí)間為3分52秒，UREP編譯時(shí)間為1分12秒，UREP是RTLAB的3.22倍。      圖1-3  基于RTDS的仿真模型  當(dāng)基于RTDS建模時(shí)，如圖2-5，每塊PB5最多允許24個(gè)節(jié)點(diǎn)；當(dāng)基于NovaCor建模時(shí)，在超大步長150us下可以達(dá)到100節(jié)點(diǎn)，在50us步長下仿真規(guī)模未知。 2.2.2 雙饋風(fēng)機(jī)仿真對比   雙饋風(fēng)機(jī)含有電機(jī)、傳動鏈、電力電子變流器和控制系統(tǒng)，是具有代表性的新能源元件。在在50us仿真步長下，對于如圖1-4案例，RTLAB最大仿真規(guī)模為6臺，UREP也為6臺，二者相同。在編譯速度方面，RTLAB編譯時(shí)間為7分0秒，UREP編譯時(shí)間為2分12秒，UREP是RTLAB的3.18倍。                圖1-4  雙饋風(fēng)機(jī)測試案例 2.2.3 直流輸電仿真對比   直流輸電是最復(fù)雜的電力電子裝備，有換流閥、閥控制器、極控制器、站控制器等一次和二次系統(tǒng)，是實(shí)時(shí)仿真領(lǐng)域的難點(diǎn)，也是檢驗(yàn)仿真器能力的試金石。圖1-5是雙端單極直流輸電系統(tǒng)測試用例，每端包含2個(gè)六脈波橋，控制保護(hù)包括了閥控、極控和主控模型，封裝于藍(lán)色模塊內(nèi)。   圖1-5 雙端單極直流輸電系統(tǒng)測試用例 將圖1-5所示算例分別在RTLAB和UREP中建模運(yùn)行，在單核可用資源下，若仿真對象為電氣主系統(tǒng)和控制保護(hù)組成的整個(gè)系統(tǒng)，則RTLAB過載，UREP也過載。若仿真對象僅為電氣主系統(tǒng)（即雙側(cè)電源、交直流濾波器和4個(gè)6脈波橋），則RTLAB和UREP均不過載。在編譯速度方面，RTLAB編譯時(shí)間為3分40秒，UREP編譯時(shí)間為1分11秒，UREP是RTLAB的3.10倍。 2.2.4 同步發(fā)電機(jī)組仿真對比    同步發(fā)電機(jī)目前仍是電力系統(tǒng)主力電源，是電力系統(tǒng)的主要仿真對象。同步發(fā)電機(jī)組模型包括同步發(fā)電機(jī)、調(diào)速器、勵磁調(diào)節(jié)器及升壓變。搭建多臺同步電機(jī)并列運(yùn)行算例，如圖1-6所示。   圖1-6  同步電機(jī)并列運(yùn)行算例 在50us仿真步長下，對于圖1-6案例RTLAB最大仿真規(guī)模為11臺，UREP為13臺。在編譯速度方面，RTLAB編譯時(shí)間為3分51秒，UREP編譯時(shí)間為1分16秒，UREP是RTLAB的3.04倍。 2.2.5 最小步長對比 基于CPU的最小仿真步長能夠體現(xiàn)仿真計(jì)算時(shí)間的抖動問題，抖動越小，允許的仿真步長就越小。因此，通過比較最小仿真步長，也可以反映仿真器的計(jì)算性能。仿真對象采用單臺雙饋風(fēng)機(jī)，模型包括風(fēng)力機(jī)、繞線異步電機(jī)、機(jī)側(cè)變流器、網(wǎng)側(cè)變流器、主動系統(tǒng)、所接入的配電網(wǎng)等元素，如圖1-7所示。             圖1-7  測試最小步長算例 經(jīng)測試，RTLAB最小仿真步長為24us，UREP最小仿真步長為20us。可見，UREP具有更小的仿真抖動。 2.2.6 仿真精度對比 為了驗(yàn)證國產(chǎn)UREP的仿真精度，采取和RTDS交叉對比驗(yàn)證方法說明UREP的仿真精度。電力系統(tǒng)仿真包括電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài)，因此，從電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài)兩個(gè)方面進(jìn)行對比，同時(shí)考慮各種應(yīng)用場景，以覆蓋各種情形。電磁暫態(tài)檢測案例的電網(wǎng)拓?fù)淙鐖D1-8所示。 圖1-8 電磁暫態(tài)檢測使用案例 無窮大電源電壓等級為110kV，頻率為50Hz，系統(tǒng)內(nèi)阻抗為；L1、L3線路阻抗為，L2、L4線路阻抗為， T1、T2兩變壓器的額定容量均為，短路電壓，空載損耗，空載電流，短路損耗，變比，高低壓繞組均為Y形聯(lián)結(jié)；假設(shè)系統(tǒng)A1、B1、A、B處供電負(fù)荷為(5+j1)MVA，C1和C處供電負(fù)荷為1+j0.1MVA。UREP建模如圖1-9所示。   圖1-9 電磁暫態(tài)檢測案例的UREP仿真模型 基于RTDS建立電磁暫態(tài)案例的仿真模型如圖1-10所示，其電壓過零點(diǎn)短路控制如圖1-10所示。   圖1-10  RTDS仿真模型   圖1-11  RTDS電壓過零點(diǎn)短路控制結(jié)構(gòu) 對上述模型，分別使用UREP和RTDS進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，仿真時(shí)間為0.2s，短路故障發(fā)生在0.06s-0.16s之間，仿真步長為100微秒，橫軸表示在0.2s時(shí)間內(nèi)仿真采樣點(diǎn)數(shù)，縱軸表示母線電壓、電流，單位分別為V、A。在母線A點(diǎn)處發(fā)生三相短路，短路前后及短路期間的三相電壓波形如圖16-7。為了顯示細(xì)微之處，將圖1-12局部放大后，如圖1-13。   圖1-12  A點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)三相電壓波形   圖1-13  A點(diǎn)處發(fā)生三相短路時(shí)三相電壓波形局部放大 點(diǎn)劃線為RTDS仿真結(jié)果，虛線為UREP仿真結(jié)果。可以看出，兩種仿真結(jié)果高度重合，表現(xiàn)出電磁暫態(tài)仿真結(jié)果的高度一致。電磁暫態(tài)過程除了表現(xiàn)在電壓動態(tài)還表現(xiàn)在電流動態(tài)，短路前后及短路期間的三相短路電流波形如圖1-14。   圖1-14 A點(diǎn)處發(fā)生三相短路時(shí)三相電流波形 圖1-15  A點(diǎn)處發(fā)生三相短路時(shí)三相電流波形局部放大圖 1.3  對標(biāo)結(jié)論 （1）在內(nèi)核資源完全等同條件下，國產(chǎn)UREP和RTLAB的仿真算力基本相同，即內(nèi)核授權(quán)數(shù)相同條件下，具有相同的仿真規(guī)模。 （2）國產(chǎn)UREP的建模效率和編譯速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于RTLAB。小規(guī)模場景下，UREP是RTLAB的3倍左右，大規(guī)模場景下UREP是RTLAB的45倍左右。 （3）在仿真對象完全相同的條件下，國產(chǎn)UREP和RTDS的電磁暫態(tài)仿真結(jié)果完全相同，二者交叉對比沒有差別。

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，完成注塑模具的并行設(shè)計(jì)。通過智能化提示，進(jìn)行參數(shù)化繪圖，自動生成三維模型，并由三維模型直接或通過標(biāo)準(zhǔn)的IGES格式轉(zhuǎn)換進(jìn)入不同系統(tǒng)的CAM模塊，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造信息共享，達(dá)到CAD/CAM一體化。提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)制造周期。

本研究針對復(fù)雜鑄件整體制造難、制模周期長、資源消耗大等難題，構(gòu)建無模鑄造復(fù)合成形原理及機(jī)制，發(fā)明復(fù)雜砂型/芯數(shù)字化柔性擠壓近成形、切削凈成形方法，研發(fā)出砂型擠壓/切削復(fù)合成形工藝，省去木模、金屬模制造過程。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 鑄造是我國裝備制造的基礎(chǔ)工藝，無論是農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)床、汽車、船舶，還是航空航天以及國防軍工等領(lǐng)域的發(fā)展都離不開鑄件。我國現(xiàn)已成為世界鑄件生產(chǎn)大國，2020年我國各類鑄件總產(chǎn)量達(dá)到5195萬噸，較2019年同比增長6.6%，約占世界總產(chǎn)量45%，位居世界第一位。 鑄造主要有砂型鑄造、金屬型鑄造和特種鑄造等，砂型鑄造由于其原材料來源廣泛、成本低、鑄型制造簡便以及應(yīng)用合金種類多等優(yōu)點(diǎn)，世界上80%的鑄件都是采用砂型鑄造。對于砂型鑄造工藝來說，模樣、芯盒等模具的設(shè)計(jì)制造是非常復(fù)雜并且耗時(shí)的過程，該過程首先需要根據(jù)鑄造方案進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)，然后通過翻模制作砂型和砂芯，之后再將制作好的砂型和砂芯經(jīng)過組芯、合箱以及澆鑄從而完成金屬毛坯的制造。而高性能復(fù)雜整體金屬結(jié)構(gòu)件又是航空航天、國防軍工、軌道交通等領(lǐng)域高端裝備的核心組成部分。因此構(gòu)件的短流程、高精密、高性能制造是實(shí)現(xiàn)我國高端裝備自主研發(fā)及制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 傳統(tǒng)的金屬成形如模具鑄造、模壓鍛造等需要木模、金屬模的成形工藝，存在工序多、流程長、形性精確控制難等世界性難題，無法滿足多品種、小批量、短流程、高精度的迫切要求，亟需研發(fā)新型精密成形基礎(chǔ)前沿機(jī)制與方法。本項(xiàng)目將構(gòu)建數(shù)字化精密成形理論體系，涵蓋數(shù)字化無模鑄造復(fù)合成形和數(shù)字化多材質(zhì)復(fù)合鑄型等兩方面，突破了復(fù)雜整體構(gòu)件高效率、高性能、高精度無模成形技術(shù)，變革了采用模具造型的傳統(tǒng)砂型鑄造和模壓鍛造生產(chǎn)模式，推動傳統(tǒng)金屬成形模式的創(chuàng)新發(fā)展。 復(fù)雜砂型/芯曲面柔性擠壓近成形、切削凈成形的數(shù)字化無模鑄造復(fù)合成形技術(shù)與裝備 本研究針對復(fù)雜鑄件整體制造難、制模周期長、資源消耗大等難題，構(gòu)建無模鑄造復(fù)合成形原理及機(jī)制，發(fā)明復(fù)雜砂型/芯數(shù)字化柔性擠壓近成形、切削凈成形方法，研發(fā)出砂型擠壓/切削復(fù)合成形工藝，省去木模、金屬模制造過程。揭示了擠壓工藝對砂型透氣性、砂型強(qiáng)度等性能的影響規(guī)律，發(fā)明了梯度緊實(shí)的柔性擠壓成形方法，實(shí)現(xiàn)了砂型/芯梯度緊實(shí)柔性擠壓近成形。 復(fù)雜鑄件形性精確調(diào)控的數(shù)字化多材質(zhì)復(fù)合成形技術(shù)與裝備 本研究針對傳統(tǒng)單一鑄型對結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚差異大、鑄件形性調(diào)控難、尺寸精度差等難題，提出了多材質(zhì)復(fù)合鑄型技術(shù)及與鑄件相匹配的多材質(zhì)復(fù)合鑄型及其坎合組裝方法，通過建立多材質(zhì)復(fù)合鑄型與高性能鑄件一體化精確鑄造成形的計(jì)算分析模型，構(gòu)建了多材質(zhì)復(fù)合鑄型的調(diào)控原理與方法。揭示了多材質(zhì)復(fù)合鑄型對鑄件溫度場、微觀組織及力學(xué)性能的影響規(guī)律，研制出石英砂、寶珠砂、鉻鐵礦砂等構(gòu)成的形性可控鑄型材料配方，實(shí)現(xiàn)了鑄型透氣性、固化強(qiáng)度、切削性能的協(xié)同調(diào)控。研究了傳統(tǒng)鑄型與復(fù)合鑄型的凝固溫度曲線，對比了不同工藝所制鑄件的強(qiáng)度，掌握了各鑄型單元的熱力學(xué)參數(shù)及型砂種類對鑄件性能的影響規(guī)律，揭示了金屬液與不同鑄型間的熱力耦合作用機(jī)理。 三、創(chuàng)新點(diǎn)及主要技術(shù)指標(biāo) 1.復(fù)雜砂型/芯曲面柔性擠壓近成形、切削凈成形的數(shù)字化無模鑄造復(fù)合成形技術(shù)與裝備 本研究揭示了砂粒移位、橋連斷裂、空穴彌合的砂型/芯切削機(jī)理，建立了非均質(zhì)離散體砂型切削模型，發(fā)明了一種切削排砂一體化的無模鑄型數(shù)字化快速制造方法，實(shí)現(xiàn)了高精高效制造，鑄件制造周期縮短50%以上，成本降低30%以上。 2.復(fù)雜鑄件形性精確調(diào)控的數(shù)字化多材質(zhì)復(fù)合成形技術(shù)與裝備 本研究實(shí)現(xiàn)了對鑄件充型凝固過程的精確調(diào)控，提高了復(fù)雜鑄件內(nèi)在質(zhì)量與外在精度，實(shí)現(xiàn)了鑄件性能主動精確調(diào)控，使鑄件廢品率從5%～10%降至2%～4%，減重10%～20%。 四、知識產(chǎn)權(quán)及獲獎（成果基礎(chǔ)） 知識產(chǎn)權(quán)情況： 成果獲授權(quán)發(fā)明專利46件，其中美日等國際發(fā)明專利18件；軟件著作權(quán)12件；起草制定國家、行業(yè)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范14項(xiàng)；出版專著《無模鑄造》（機(jī)械工業(yè)出版社，2017）。成果入選并被列為國家工信部《機(jī)械基礎(chǔ)件、基礎(chǔ)制造工藝、基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)“十二五”規(guī)劃》（工信部規(guī)[2011]509號）中“50項(xiàng)推廣應(yīng)用的先進(jìn)綠色制造工藝”的首項(xiàng)技術(shù)。 獲獎情況： 2020年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎； 2018年中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎特等獎； 2017年國家技術(shù)發(fā)明二等獎； 2016年中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎特等獎； 2016年中國專利金獎； 2014年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎； 2012年北京市科學(xué)技術(shù)獎一等獎； 2011年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎。 五、成果圖片

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，完成注塑模具的并行設(shè)計(jì)。通過智能化提示，進(jìn)行參數(shù)化繪圖，自動生成三維模型，并由三維模型直接或通過標(biāo)準(zhǔn)的 IGES 格式轉(zhuǎn)換進(jìn)入不同系統(tǒng)的 CAM 模塊，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造信息共享，達(dá)到 CAD/CAM 一體化。提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)制造周期。