风洞结构振动的基础研究综述

国家在"十三五"期间启动设计建设大型低温高雷诺数风洞、大型连续式跨声速风洞、大型低速风洞等一批世界顶尖风洞设备,可以全面提升国家航空航天领域的创新能力。面向国家大型风洞设计建设中的重大需求,国家自然科学基金委员会第185期"双清论坛"凝练并提出了相关领域的关键科学问题,其中风洞结构振动是迫切需要解决的科学问题之一。本文围绕风洞结构振动的现象和规律,提炼出多场耦合诱导风洞结构振动的形成机理、传递过程和控制方法等基础理论和关键技术中极具挑战的若干问题,并针对大型风洞设计建设中面临的结构振动问题,给出了相关领域未来需要重点发展的方向建议。     

大型风洞设计建设中的结构力学问题

在我国大飞机、高速飞行器等研制需求背景下,急需设计建造大型低温高雷诺数连续式跨声速风洞。风洞结构形式复杂,运行工况多变,所涉及的与结构力学相关的科学问题十分突出。本文在国家自然科学基金委员会第185期"双清论坛"研讨成果的基础上,阐述了与大型风洞结构相关的多物理场耦合作用、气动弹性实验模型结构设计、流固耦合诱发结构振动、结构优化设计方法和特种装备动力学方面的进展和成就,凝练了风洞设计建设中的结构力学关键科学问题。     

大型风洞气动弹性试验模型/支撑制造、感知与控制的科学问题

飞行器气动弹性风洞试验模型与支撑机构的一体化设计制造、风洞试验模型与支撑机构的气动弹性响应与复杂实验环境的精确感知以及风洞试验模型与支撑结构的高品质精准控制,是大型低温高雷诺数风洞、大型连续式跨声速风洞、大型低速风洞、大尺度高温高超声速风洞的共性关键技术,对于充分发挥风洞作用,有效服务未来新型飞行器研制具有极其重要的意义。涉及到复杂产品的材料结构功能一体化设计与制造、复杂刚柔混合体的非线性动力学、高动态多维物理信息的感知与分析以及空气动力学与飞行力学耦合控制等问题,是未来大型风洞试验亟待优先解决的若干关键共性技术之一。在大型风洞建造的同时,只有通过研究大型风洞气动弹性试验模型/支撑的制造、感知与控制的若干基础科学问题,解决若干大型风洞试验所需的共性关键技术,方能使大型风洞充分发挥其应有的科学与工程价值。     

电化学能源核心技术的关键科学问题

第218期双清论坛"电化学能源"针对二次电池和特种电化学能源、燃料电池、超级电容器、电化学能源方法与基础等方面,聚焦电化学能源核心技术和关键科学问题,分析了基础前沿和国家重大需求,总结了我国电化学能源体系中的"卡脖子技术"及其背后的关键科学问题,提出了解决这些关键科学问题的思路、举措和保障机制,以及未来5～10年的重要研究方向。     

大型风洞部段自动柔顺对接技术研究进展

大型风洞是高速飞行器研制与试验过程中重要的地面模拟实验设备,其试验段与挠性喷管段的自动对接技术是风洞建设和使用中的关键技术。本文分析了国内外在大尺寸部件自动对接领域的研究现状,针对风洞试验段自动对接过程提出了超大尺寸对接部段相对位姿自动检测技术,超高负载试验段位姿高精度调整技术和试验部段柔顺对接技术3个关键技术,分别介绍了3个关键技术目前的研究进展,并对未来的研究问题进行了展望。     

新时代中国战略性关键矿产资源安全与管理

基于第214期"双清论坛",本文总结了我国战略性关键矿产资源在新时代背景下的国家重大需求以及所面临的机遇与挑战,回顾了矿产资源安全与管理领域近年来通过管理科学、经济科学、地球科学、环境科学、工程与材料科学等多学科交叉所取得的主要进展和成果,凝练了该领域未来5—10年的重大关键科学问题,探讨了该领域的重大前沿研究方向和科学基金资助战略。     

复现高超声速飞行条件激波风洞JF-12

先进风洞是新型高超声速近空间飞行器研制的摇篮,决定了高超声速气体动力学基础研究与飞行器研制的水平。目前,国内外缺乏高马赫数、大尺度、高焓风洞实验能力,这是制约先进空天飞行器及其推进技术研制的瓶颈,是风洞试验技术中亟待突破的前沿科学难题。其挑战性在于：驱动功率不足、试验时间不够、测试技术匮乏。中国科学院力学研究所姜宗林研究员带领研究团队利用独创的爆轰驱动技术,以化学能代替机械能,突破了大型风洞建设的功率需求瓶颈,研发出“启动激波干扰消除”、“激波诱导边界层发展控制”、“爆轰风洞缝合运行”等延长试验时间的新技术,研制成功能够在高超声速飞行条件下开展全尺寸一体化试验的超大型爆轰驱动激波风洞JF-12,整体性能达到国际领先水平。     

大型风洞全场智能感知的研究进展

先进大型风洞是支撑飞行器设计验证的战略性设施,由于先进飞行器的复杂气动外形、非标准化结构,给其全场分布式参数测量带来了巨大挑战,包括模型表面应力场、应变场、温度场、气流分布,以及模型周围流场空气动力学结构和速度场信息,而且还需要解决测量数据的正确性验证问题。本文讨论了柔性传感器测量技术和非接触光学的流场测量技术,利用大面积、柔性传感器获取飞行器表面的物理场分布,PIV技术获得飞行器周围流场结构或信息,实时、定量显示飞行器全场物理场信息,并与计算模拟或飞行数据库进行相互融合与支撑,实现飞行器气动特性在线感知。全场测量技术将全面提升风洞试验的数据采集能力,突破传统测量系统难以实现全场感知的局限,并实现风洞试验的定量测量与大规模数据的处理与分析,为大型风洞智能运行奠定基础。     

中小型水利水电工程设计中常见问题及对策分析

从社会对水利工程的需求上看,需求量在增加,因此每年都有水利工程进行改造或者是修建。水利工程中建设量最多的就是中小型工程。中小型水利工程在建造的时候对建设条件要求多,因此在开展建造之前,要设计水利工程,包括在建造前期对工程预算、勘测工程的地形等等。在严格的设计之后,才能保证工程建造的效果。本篇文章主要分析了工程在设计中的问题,并确定解决问题的对策。     

食品中组分变化与调控研究进展及热点——第70期“双清论坛”综述

2011年10月23—25日,国家自然科学基金委员会第70期"双清论坛"在江苏省无锡市举行。来自20余所国内高等院校和科研院所的约50位知名专家出席了本次论坛。论坛围绕"食品中组分变化与调控的关键科学问题"这一主题,结合国内外研究现状、发展趋势和国家重大需求,从食品营养、食品加工贮藏、食品安全和健康三个方面深入研讨分析了食品组分变化领域的重大科学问题,凝练和提出了"十二五"我国"食品中组分变化与调控研究"领域的科研思路以及亟待关注和解决的重要基础科学问题。     

全球气候变化与农业有害生物控制研究进展及热点——第66期“双清论坛”综述

2011年8月25-27日,国家自然科学基金委员会第66期"双清论坛"在河南省郑州市举行。来自20余所高等院校和科研院所的30余名知名专家出席了本次论坛。论坛围绕"全球气候变化与农业有害生物控制的关键科学问题"这一主题,结合国内外研究现状与发展趋势和国家重大需求,深入研讨分析全球气候变化与农业有害生物控制的重大科学和关键技术问题,凝练和提出了"十二五"我国全球气候变化与农业有害生物控制研究中急需关注和解决的重要基础科学问题和研究方向。     

创新型城市管理与决策研究前沿——第234期双清论坛学术综述

基于第234期双清论坛"新型城镇化进程中的城市管理与决策方法"研讨成果,本文回顾总结了我国新型城镇化发展的现状和存在的主要问题,梳理了近年来国内外在城市管理与决策研究领域的研究进展、所取得的主要科技成果及研究趋势,明确了创建创新型城市是实现新型城镇化高质量发展的重要途径的基础,强调韧性城市是创新型城市建设的重要抓手。针对新时代背景下我国城市管理与决策急需解决的瓶颈问题,服务于国家新型城镇化建设、城市治理能力现代化等重大战略需求,分析和凝练了该领域未来5～10年多学科交叉的研究方向以及关键科学问题,为我国创新驱动的新型城镇化高质量、智慧化发展提供坚实的科学和实践依据。     

粮食生产中水资源高效利用的科学问题——第74期“双清论坛”综述

粮食生产中的水资源高效利用是国际上研究的热点之一。国家自然科学基金委员会(以下简称自然科学基金委)近期召开了"水资源高效利用与保护"为主题的第74次双清论坛,其中"粮食生产中的水资源高效利用"是此次论坛的主要研讨内容之一。会议围绕粮食生产中水资源利用的工程背景和科学需求进行了讨论,凝练出了该领域需要解决的关键科学问题,包括作物理想耗水与调控阈值、农田水效率多过程驱动与协同提升、区域水资源水联网精准调配、农业高效用水与生态环境的互馈机制,并就开展该领域基础科学研究和建设农业水资源高效利用试验监测网络及数据平台等提出了建议。     

精密(量子)测量时代下时空基准研究中的关键科学问题和核心技术

基于第316期双清论坛“精密(量子)测量时代下时空基准研究”会议内容,本文总结了我国在精密(量子)测量时代下时空基准研究所面临的国家重大需求,回顾了时空基准在国际国内的发展历程以及我们面临的挑战,凝练了该领域未来5～10年的重大关键科学问题和核心技术,建议在时空基准理论与方法、关键技术和设备研发、时空基准应用等相关领域重点攻关,并就科学基金重点资助项目给出了建议。     

现代化海洋牧场建设与发展——第230期双清论坛学术综述

基于第230期双清论坛,本文回顾总结了我国海洋牧场发展历程及现状,梳理了近年来国内外取得的主要科技研究成果及发展方向、海洋牧场建设与发展亟需解决的瓶颈问题、服务于国家海洋生态文明建设的重大战略需求,分析并初步凝练了该领域未来5～10年的重大关键科学问题,探讨了前沿研究方向和国家自然科学基金资助战略.     

浅论国家汽车质量检验检测中心（广西）封闭智能网联测试场地的规划建设

文章阐述了广西柳州首家封闭智能网联测试场地的规划、设计、建造全过程，探讨了测试场地的智能网联汽车道路试验检测评价技术以及智能网联汽车封闭道路测试能力，并形成广西智能网联汽车自动驾驶功能测试技术规范，符合广西汽车产业的发展方向。针对建设过程中的重点、难点进行分析，解决建造过程中的行驶车道和传播区域吸声系数问题，使场地满足试验标准的条件，为后续的场地建设提供了宝贵的经验。     

面向2035构建以重大科技基础设施为核心的基础研究生态体系

正1重大科技基础设施是开展基础研究的物质技术基础《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012—2030年)》指出,重大科技基础设施(简称"大设施")是为了探索未知世界、发现自然规律、实现技术变革提供极限研究手段的大型复杂科学研究系统,是突破科学前沿、解决经济社会发展和国家安全重大科学问题的物质技术基础。科学研究已经进入大科     

打通空间科学发展“最后一公里”——国家自然科学基金资助空间科学回眸与展望

全面加强基础科学研究，尽快实现更多“从0到1”的突破，是新时代建设世界科技强国的重大战略需求。国家自然科学基金作为我国基础研究资助的主渠道，一直对空间科学领域基础前沿和重大科学问题的突破口重点关注，开展相关学科发展战略研究，梳理关键科学问题，明确优先发展方向；并通过重大、重点、面上、青年等项目及重大科研仪器设备研制等多种方式，予以持续稳定资助，支持我国空间科学工作者产出了一批有重要国际影响的原创成果。面向未来，结合国家自然科学基金委员会全面推进实施国家自然科学基金改革，加强顶层设计和前瞻布局，重点关注我国重大空间科学任务的科学应用，以打通空间科学发展的“最后一公里”。特别是支持我国科学家利用科学卫星、深空探测器和空间站平台获取的第一手科学数据开展前沿研究，持续产出系列里程碑式的科学突破，并成为建成航天强国和科技强国的先行标志性成果。     

园艺学多学科交叉研究主要进展、关键科学问题与发展对策

基于第148期"双清论坛",本文总结了我国园艺科学研究及产业发展所面临的国家重大需求,回顾了园艺学领域近年来通过园艺作物生物学与基础生物学等学科交叉所取得的主要进展和成就,凝炼了该领域未来5—10年的重大关键科学问题,探讨了前沿研究方向和科学基金资助战略。     

政策信息学与政策智能研究中的关键科学问题

基于第260期"双清论坛",本文分析了大数据和人工智能时代政策信息学与政策智能发展的国家重大需求,围绕着政策决策建模与效果评估,总结了"复杂政策决策场景建模、分析与优化""政策推演理论与应用""基于数字孪生的政策推演模型与方法"的国内外研究现状、相关研究热点与趋势,凝炼了该领域未来5～10年的重大关键科学问题,探讨了前沿研究方向和科学基金资助战略。