中子与x射线融合成像下固体推进剂力学行为原位表征新技术

第51卷第1期力学进展2021年3月力学界工程科学的践行者—纪念童秉纲院士余永亮1孙德军2陆夕云2，*1中国科学院大学工程科学学院，北京1000492中国科学技术大学近代力学系，合肥230026摘要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.关键词工程科学，流体力学，力学教育中图分类号：0354, Q66 文献标识码：A DOI: 10.6052/1000-0992-21-004童秉纲先生（1998年，中国科学院大学图书馆)收稿日期：2021-1-28;录用日期：2021-03-15;在线出版日期：2021-03-17E-mail: ************.cn引用方式：余永亮，孙德军，陆夕云.工程科学的践行者—纪念童秉纲院士.力学进展，2021，51(1): 145-154 Yu Y L, Sun D J, Lu X Y. Tong Binggang: A pioneer in the practice of engineering science.Advances in Mechanics^2021, 51(1): 145-154© 2021《力学进展》版权所有146力学进展2021年第51卷图1________________________________________________________________童秉纲（右）与导师克雷洛夫（左）探讨学术问题（1953年，哈尔滨工业大学)1引言童秉纲1927年9月28日生于江苏省张家港市，2020年7月9日于北京逝世，享年93岁.他 是流体力学家、教育家，中国科学院院士，中国科学院大学教授，中国科学技术大学教授.1950年从南京大学机械工程系本科毕业；1950 —1953年在哈尔滨工业大学师资研究生班学习，师从苏联 力学专家克雷洛夫（图1)，毕业前即从事理论力学的教学工作，并担任理论力学教研室代主任；毕业后留校任教，先后担任理论力学教研室主任、讲师.1961年调入中国科学技术大学（简称中科 大)，先后担任高速空气动力学/流体力学专业教研室副主任、主任，1978起先后任近代力学系副主 任、主任；1978年任副教授，1981年晋升为教授并被国务院学位委员会批准为国家首批博士生导 师.1986年调入中国科学院研宄生院（2012年更名为中国科学院大学，简称国科大）任教，并仍受 聘为中科大近代力学系教授.1997年当选为中国科学院院士，2002年获得何梁何利基金科学与技 术进步奖.童秉纲院士是工程科学的践行者.钱学森在20世纪40年代提出了工程科学（e n g i n e e r i n gs c i e n c e,或称为“技术科学”）的概念，要求以自然科学的理论为依据，创建工程技术所需的工程理 论.童秉纲先生结合自己多年教学和科学研究的实践，对工程科学的理论提出了自己深刻的见解. 他指出，工程科学与自然科学一样，要从工程实践中抽象出科学问题，建立力学模型，以数学手段 求解，得到的结果须经过检验，最后形成应用理论（童秉纲和余永亮2018).近四十多年来，童秉纲 先生主要从事非定常流与涡运动、生物运动力学、气动热力学的研宄，他与合作者一起，推动了流 体力学这些重要分支学科的发展，极大地丰富和发展了钱学森的工程科学思想.第1期余永亮，孙德军，陆夕云：工程科学的践行者纪念童秉纲院士1472非定常流与涡运动非定常流与旋涡是自然界普遍存在的流体运动形式.非定常流研究的是流动特性随时间变化 的物理过程，经典的非定常流理论以位势流为基础，至今在工程设计中仍有着应用价值.但是，非 定常流常常伴有大尺度流动分离，黏性效应不可忽略，己不能简单地作为势流处理.在非定常黏性 流中，旋涡的生成、发展和演化过程支配着流动的主要特性以及流体和物体的相互作用.对非定 常流和涡运动的研宄，不仅要认识流动的演化规律和机理，而且要实现对流动的有效控制，达到工 程上兴利减弊的目的.1970年代初，童秉纲先生和合作者在国内率先开展了基于非定常空气动力学理论的飞行器动 导数研宄.区别于传统的基于线性理论和准定常假定的动导数计算方法，他们从非定常气动理论 出发，开拓和发展了从低速、跨声速、超声速、近高超声速直到高超声速的整套动导数计算方法，广泛应用于工程设计中.特别是，他们针对跨声速流和高超声速流动固有的非线性困难，建立了相 应的非定常流理论模型，采用半解析半数值的求解途径，发展了若干新方法.例如，适用于机翼和 旋成体的非定常跨声速局部线化面元法及其配套的多种核函数近似算式，以及适用于高超声速钝 头体的非定常内伏牛顿-布兹曼流动理论.相关工作获得了国防科学技术工业委员会和中国科学 院的4个科研成果奖，部分工作被美国A D报告译载（AD-A168449, 1986)，并被国外学者在综述论 文中大篇幅介绍（East &Hutt 1988).1980年代，童秉纲先生等开展/非定常极端曲地面效应研宄，这是被加州理丄学院吴耀祖教 授评价为“卓越超群”的一项工作.地面效应指飞行器靠近地面飞行时所引起的升力变化效应，在 此之前该领域的主要研宄成果都是针对定常流动问题.极端曲地面效应即指飞行器靠地面更近,且地面为波形面，这样就不得不考虑流动的非定常、非线性.他们建立了三维非定常、非线性极 端曲地面效应的理论，用摄动方法建立了三维薄翼在极端曲地面效应下的三阶非线性模型，发现 了曲地面与对应的平地面效应之间的等效定理.进而，在导得非定常势流的两个新的精确解基础 上，得出了小展弦比升力面和细长旋成体在极端曲地面效应下的近似解析解，揭示了曲地面效应 的物理规律.相关成果（汪前喜1989)部分发表在《J o u r n a l o f F l u i d M e c h a n i c s (J F M)》上，所指导的 博士研究生汪前喜也因此获得了中科大郭沫若奖.1989_1998年，在庄逢甘院士主持的两期国家自然科学基金委重大项目中，童秉纲先生均负 责了相关的旋涡运动研宄子课题,其中有两项成果分别被列为两期重大项目的亮点（柯辛1993,国家自然科学基金委1999).第1项是他指导的博士生陆夕云的博士论文工作中关于圆柱动态绕流 现象的研宄（陆夕云1992).圆柱动态绕流虽然是个简单的模型，但可以揭示复杂的涡运动形态及 其非线性机制，在当时对动态的物体绕流进行有效的非定常数值模拟还不是一件容易的事.陆夕 云的工作率先数值模拟了圆柱沿任意方向大幅振动的近尾迹复杂涡结构形态及其演化过程，给出 了频率和振幅相平面内的涡结构分区图，揭示了涡脱落中相位转换、模态竞争等非线性特征.第 2项是他指导的博士生孙德军的博士论文工作（孙德军1995)，主要采用了两种不同途径对圆柱尾 迹的稳定性进行了研究，分别是局部“绝对/对流不稳定性”分析和非平行流的“整体不稳定性”分 析，揭示了整体模态跳跃和涡街形成的机理.特别是在圆柱振动情况下，首次对周期性尾迹开展了 F l o q u e t稳定性分析，揭示了涡街被激发或抑制的参数规律及不稳定性机理.孙德军还因此获得了148 力学进展2021年第51卷中国科学院院长奖.童秉纲先生所领导的研究团队还在涡方法上开展了若干开拓性的工作.他们成功处理了物面 上具有凸拐角点或局部质量引射的复杂构形绕流问题；发展了计算复杂构形的快速涡方法，有效 提高了流场分辨率；提出了一种新的自适应涡团模型和相应的确定性计算格式；还提出了一种涡 方法与有限差分法结合的分区混合计算方法.进而，应用这些方法成功地模拟了钝体绕流、剪切 层和尾迹的演化、旋涡之间的相互作用、旋涡碰到物体的反弹等问题，揭示了蕴含其中的多种流 动机理.为了促进国内非定常流和涡控制的研究，童秉纲和崔尔杰等在1990年举办了“非定常流与涡 控制”讲习班，并出版了专著《非定常流与涡运动》.作为“分离流与涡运动”会议的组委会成员，他积极推动了该会议的持续召开.在21世纪初，童秉纲先生还极力支持吴镇远先生倡导的涡动力 学休研会，并主持制定了这个会议的基本原则，即小型、高端、基于邀请、充分讨论，这些原则一 直坚持至今.3飞行和游动的生物运动力学生物运动力学是研究运动生物在神经信号控制下，驱动其肌肉产生收缩动作，使生物体或执 行器官发生形变并与周围流体相互作用，从而实现自主游动和自主飞行的一门交叉学科.研宄内 容包括了神经控制、肌肉力学、生物材料性能、生物的形态及其运动模式（运动学)、其推进和控 制机制（生物外部流体力学)、能量转换及其效率（力能学）等.研宄生物运动力学这个交叉学科具 有两个方面的需求.其一，工程技术专家要利用生物运动力学理论研制仿生水下航行器和微型飞 行器；其二，动物学家要研究游动和飞行的力学效应对动物的生理学、生态学、动物行为及进化的 相互影响.因此，飞行和游动的生物运动力学是一个以流体力学为先导的交叉前沿领域.1985年，童秉纲先生与庄礼贤教授共同指导博士生程健宇开始从事鱼游方面的工作.基于流 体力学的理论，建立了三维波动板模型：对任意平面形状、波幅沿体长任意变化的三维波动板产 生的大雷诺数流动进行简化，在时域内数值求解基于势流的非定常涡环面元法，当鱼类巡游时，可简化为在频域内求解.通过对鳗鲴模式和鰺科模式推进的分析，发现波动推进方式减弱了三维流 动效应，特别是“体长接近一个波长的鳗鲡模式，三维效应几乎消失根据该理论的分析结果，界定了经典的细长体理论和二维波动板理论的适用范围.同时，该理论还被用于分析最佳游动方式 以及亚鰺科模式、鰺科模式和月牙尾推进3种类型的尾鳍形状优选，从流体力学观点探讨了水生 动物进化的形态适应问题（C h e n g e t a l. 1991，T o n g e t a l. 1993).时任J F M副主编的P e d l e y教授在 给程健宇的信（1996)中评述，“三维波动板理论是继六十年代L i g h t h i l l开创性的细长体理论之后，第一个可用于求解鱼类推进的三维流体力学新方法多年来，童秉纲先生所建立的三维波动板理 论也被国内外同行公认为生物运动力学领域的重要理论之一.20世纪末和21世纪初，仿生学研究在国际上逐渐受到重视，从动物运动中吸取灵感推动了生 物运动力学领域的发展.童秉纲先生组建了中国科学院研究生院与中国科学技术大学的仿生力学 研究联合团队，主要研究昆虫飞行和鱼类游动的流动物理，发展了活体运动观测、模型实验、数值 模拟和理论模化等多种研究手段.同时，还营造国内外合作交流的环境（图2)，与境外专家建立协 作关系或邀请他们来访交流（如千叶大学的刘浩、加州理工学院的吴耀祖、佐治亚理工学院的吴第1期余永亮，孙德军，陆夕云：工程科学的践行者纪念童秉纲院士149图2___________________________________________________________________________________________童秉纲在 ICOMP 做学术报告（1997 年，美国 NASA Lewis Center 的Ohio Aerospace Institute)镇远和台湾大学应用力学所的张建成等)，并密切与国内同行联系和合作（如清华大学曾理江、北 京航空航天大学王田苗、哈尔滨工程大学吴德铭等).基于团队的努力，为我国游动和飞行生物运 动力学的研究打开了新的局面.在中国科学技术大学，陆夕云、杨基明、尹协振和续伯钦等几位教授，搭建了颇具特色的仿生 力学实验平台，建设了一批研宄设备，如低速风洞、拖曳式水槽、回流式水洞和静水池以及多种先 进测量仪器，自行研发了一系列模拟机构，包括拍翼运动机构及控制系统研究平台、模拟鳗罐游 动模式的波状壁机构、模拟鰺科游动模式的单波长变振幅模拟器、模拟二维流动的肥皂膜装置等 等.在中国科学院大学，校学术委员会于2003年批准成立了由童秉纲先生和马晖扬教授组建的中 国科学院研究生院生物运动力学实验室，主要从事理论建模和数值分析方面的工作.鉴于取得的研宄成果和形成的学术影响力，以该团队为主体申请举办了主题为“飞行和游动 的生物力学与仿生技术”香山科学会议，并于2003年10月在庆祝香山科学会议十周年之际成功 召开.童秉纲先生和崔尔杰先生共同担任会议的执行主席.这次香山科学会议分析了国内外生物 运动力学及相关仿生技术研宄现状,探讨了这个学科的一些重大科学问题和战略需求.同年12月，在时任中国科学院院长路甬祥院士的提议下，又召开了以“仿生学的科学意义与前沿”为主题的 第220次香山科学会议，童秉纲先生担任了会议联合执行主席.经过十几年的发展，童秉纲先生指导其研究生在鱼类机动游动和昆虫拍翼机理的研宄等方面 取得了重要的进展.在鱼类游动的力学研宄中，童秉纲先生带领团队实现了“鱼-水”系统具有动量和动量矩守 恒的自主推进研宄.他们提出了变形体动力学方程，把鱼体的运动分解成整体平动、转动以及变 形运动，并将它与流体力学方程耦合计算，建立起“鱼-水”系统满足系统动量和动量矩守恒的生 物体自主推进模型，实现了鱼体自主推进的数值计算平台（Yang et al.2008).吴耀祖在2011年 的综述文章中提出这种自主推进模型也可以拓展到飞行动物的自主飞行研宄中（Wu 2011).在该 平台上，首次获得鰺科鱼类定速前游的尾迹涡结构，成功地分析了强机动转弯流动物理（Liu et al. 2011)，并发现快速转弯中曲率行波的重要作用.通过对力能学的研究发现，满足自主推进的巡游150 力学进展2021年第51卷状态下，生物标准代谢能耗是决定鱼体长距离游泳性能的关键因素（L i u e t a l.2012);建立了具有 伽利略不变性的变形体力能学方程，揭示了“鱼-水”系统中鱼体自主游动机械功率的生成和传 递过程，为研究肌肉输出功率提供了有效途径（W a n g e t a l. 2018).同时，童秉纲先生还进一步提出 了运动链一体化概念，开始探索从神经信号支配下的肌肉动作到最终的生物体与周围流体介质相 互作用的全过程，用以分析生物推进及能耗控制的机理，对活体生物材料的性质和肌肉性能进行 了评估，结果符合生物学实验测量的预期（Z h a n g e t a l. 2014).在昆虫拍翼飞行方面，中小型昆虫高频拍翼产生飞行动力的机制是当时难以理解的问题.当 飞行器小到厘米甚至毫米量级时，采用大型飞行器的固定翼或者旋翼的飞行方式难以产生足够的 飞行升力，其原因在于飞行雷诺数小到百的量级时，固定翼或者旋翼难以克服黏性带来的气动局 限性，而自然界中的昆虫通过高频的拍翼获得了飞行所需的高气动力.为了研究高气动力的成因,他们对高频拍翼引起的流动非定常性和黏性效应进行了量级分析，提出了强非定常流动可以抑制 黏性效应的判据，并建立了简化的空气动力学模型：把黏性效应归结为昆虫翼前、后缘脱泻的涡，而大部分空间的流动仍可简化为无黏流（Y u e t a l. 2003).简化后的流动可以用半数值半解析的方 法进行求解，并首次阐明中小型昆虫高频扑翼飞行的高升力来源，即附加惯性效应、前缘涡控制 和后缘涡控制（余永亮等2005).吴耀祖在综述鱼游和昆虫飞行方面的进展时，把该理论建模工作 列为昆虫大攻角拍动飞行领域的代表性工作（W u2011).4航天器气动热力学20世纪80年代，美国己经出现了航天飞机，其构形和流场复杂，不仅存在边界层传热，还存在 激波干扰导致的分离-再附流动及局部高热流环境.因此，在航天工程中，热防护是一个关键问 题，而预测飞行器表面热环境是防热设计的前提条件.然而，准确地确定飞行器表面的气动加热率 要比确定其空气动力更为困难.1988年，童秉纲先生与马晖扬教授在中国科学院研宄生院创建了空气动力学实验室，并与中 国航天空气动力研究院的姜贵庆研究员开始合作指导博士生，使得科学研宄与工程应用紧密结合. 他们开始在学术上探索一条新路，发展了有效的有限元算法来解决复杂构型高超声速气动热环境 预测问题，共同推进了计算气动热力学的发展.童秉纲等在结构网格框架内发展了一套对激波具有高分辨率的有限元-有限差分混合算法，更加适用于计算高超声速复杂构形的黏性流场（曹树声1991，王岩1996).他们还根据壁面流动 的能量和动量守恒律，导出了计算壁面热流和摩阻的积分型公式（段占元1998).与传统的温度梯 度差分算法相比，这种积分型算法大大减弱了因数值离散方式与网格雷诺数存在强相关引起热流 计算的不确定性，能够可靠地预测复杂流动中的峰值热流.相关成果被航天五院成功地应用于祌 舟1号飞船局部构件的复杂热环境预测.他们进一步完善了该有限元算法，应用到“翼身-舵”三维组合体构型的高超声速热环境计算，并在国内首次开展了非烧蚀热防护技术的研究（艾邦成 2006).以该研宄为基础，国内逐渐发展出疏导式热防护设计概念.进入21世纪以来，近空间高超声速巡航飞行器受到了极大的关注.童秉纲先生带领学生在 近空间新型飞行器气动热环境精确预测方面开展了工程理论的研究.由于近空间高速飞行器为了 提高升阻比，多采用尖头薄翼的乘波体/升力体外形，其前缘尺寸可小至毫米量级，又由于近空间第1期余永亮，孙德军，陆夕云：工程科学的践行者纪念童秉纲院士151空气密度较小，致使在前缘局部区域出现近连续或稀薄过渡流动.同时，由于飞行速度高，飞行器 头部形成强激波，波后高温空气中的氧气和氮气分子将发生振动能激发、离解-复合等一系列物 理化学过程，统称为高温真实气体效应，且该过程一般是非平衡的.对于高速、高温、局部稀薄和 热一化学非平衡的流动传热问题，传统的理论方法已失效.童秉纲及其研宄团队建立了沿驻点线 的准一维流动模型，给出了考虑稀薄气体效应和非平衡真实气体效应的尖化前缘气动加热的工程 理论.首先，建立了非傅里叶传热模型，用以研究分子碰撞非平衡引起的稀薄气体效应，提出了适 用于高超声速稀薄流动问题的判据（Wang etal. 2010).其次，基于理想离解气体模型和激波映射 方法，建立了计及非平衡真实气体效应的气动加热模型，提出了具有定量物理意义的非平衡流动 判据（Wang etal. 2013).综合以上两个模型，给出了稀薄气体效应和真实气体效应耦合作用下的 气动加热预测方法，丰富了人们对真实气体流动相似律和天地换算准则的认识.这些研宄工作受 到了人们的关注，相关博士论文应邀在“Springer Theses”系列中出版.他们还与航天工程单位开 展工程应用型的合作研宄，使相关的研宄结果在工程快速估算中得到直接应用.童秉纲先生在上述流体力学3个分支学科上具体实践了工程科学思想.他与合作者们从航空、航天飞行器以及仿生航行器等工程需求出发，凝练科学问题，在非定常流动的动导数、曲地面效 应、钝体绕流旋涡结构、波动推进、高频拍翼、非烧蚀传热、稀薄和非平衡气动加热等方面，抽象 出简化的力学模型，结合理论模化和数值手段，形成具有通用性的理论方法,深化了对流动机理的 认识，搭建了相关领域科学与技术的桥梁.作为我国著名的力学教育家，童秉纲先生从教六十余载，为我国的力学教育事业作出了杰出 的贡献.20世纪50年代，他在哈尔滨工业大学主持创建了国内第一个理论力学教研室，该教研室 是当时国内闻名的先进教学集体之一.他于1961年到中科大近代力学系任教，协助钱学森、林同 骥、卞荫贵等先生建设了中科大流体力学的专业教学体系.他勇挑重担，为振兴中科大力学系做 出了不懈的努力.现在中科大力学学科是全国重点一级学科，其教学和研究水平居于国内前列，受 到国内同行的尊重，其中凝聚了童秉纲先生多年的心血和辛劳（图3).童秉纲先生对力学教学及方法论均有深刻的理解，撰写过多部教材，均广受好评.他早年在哈 尔滨工业大学主持编写的《理论力学》（第1版）（1961)，被评定为“全国试用教科书”，是国内最有 影响力的工科理论力学教材.他和孔祥言、邓国华编著的《气体动力学》教材成为国内多所重点 高校和著名研宄机构受欢迎的教材和参考书，台湾成功大学航空太空学院也用该书授课.该书还 获1995年国家教委优秀教材一等奖，1998年获得教育部科技进步奖二等奖.童秉纲还和尹协远、朱克勤合作撰写了《涡运动理论》的简明教程，旨在构筑从流体力学基本理论通向涡运动研究前 沿的一座桥梁，出版至今己20年，在读者中仍享有盛誉.童秉纲先生45岁才从事科研工作，然成绩卓著.他曾总结过自身的经历，概括为“逆境很长、服务很多、很晚创业、小有成就做人“讲诚信、讲和谐”，做事“精心筹划，真诚合作；锲而不舍, 讲求成效”，做学问信奉“取法乎上，得乎其中；取法乎中，得乎其下”，坚持高标准要求.先生以教 书育人为己任，言传身教，把不畏曲折、真诚坦荡、治学严谨的工作作风贯穿于教育始终，堪为师 者典范和学者楷模.在此，谨代表恩师的弟子们撰写此文，深切緬怀童秉纲先生！152力 学进展2021年第51卷报告人：鬣秉纲院士报告时间：2011年5月10报告地点：中国科学技术w S M图3___________________________________________________________________________________童秉纲先生在“纪念钱学森先生百年诞辰”报告会上作演讲（2011年，中国科学技术大学）致谢感谢李家春、庄礼贤、尹协远、马晖扬、尹协振、倪明玖、鲍麟和王智慧等提供相关资料 及对本文提出的修改意见.本文部分素材取自《海潮逐浪，镜水周回 童秉纲口述人生》.参考文献艾邦成.2006.高超声速飞行器非烧蚀热防护热环境特征研宄.[博士论文].北京：北京空气动力技术研究院（A iBC. 2006. Stud y on th erm al environm ent characteristics of non-ablative th erm al protection for hypersonic vehicle. [PhDThesis]. Beijing: B eijing In stitu te of A erodynam ics).曹树声.1991.计算气动热力学的有限元方法.[博士论文].北京：中国科学院研究生院（C a o S S.1991. Finite elem ent m ethod for co m p u tatio n al aerotherm odynam ics. [PhD Thesis]. Beijing: G ra d u ate School of C hinese Academ y of Sciences).段占元，1998.有限差分有限元杂交算法及其应用.t博士论文].北京：中国科学院研究生院（D uan Z Y. 1998.Finite difference-finite elem ent hybrid algorithm and its application. [PhD Thesis]. Beijing: G ra d u ate School of ChineseA cadem y of Sciences).国家自然科学基金委员会.1999.基金重大项目“复杂气体流动中旋涡、分离的流动机理与控制”四年成果的简要 总结.力学进展，29(2): 271-275 (N SFC. 1999. S um m ary of th e four y ears’achievem ents of th e m ajor project “Flow m echanism and control of vortex and sep aratio n in com plex flows”.v4di;ance5 in M ec/ianics. 29(2): 271-275).柯辛.1993.我国高超声速飞行器复杂流动研究进入新阶段.科技导报，8: 32-32 (K e X.1993. 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项目名称：中国先进研究堆中子束应用关键技术及若干科学问题首席科学家：陈东风中国原子能科学研究院起止年限：2010年1月-2014年8月依托部门：中国核工业集团公司一、研究内容研究内容分为平台建设和应用基础研究两个方面。

其中平台建设包括：反应堆中子束优化及特殊样品环境研究、中子应力三维无损深度测量技术研究、中子在物质中的衰减与中子成像研究三个部分。

应用基础研究包括：单晶和多晶新材料的中子衍射研究、磁性材料的中子散射研究、强关联体系中原子与自旋动态的中子散射研究三个部分。

平台建设为应用基础提供条件，而应用基础研究将验证平台建设的成效，并推动平台建设的进一步发展。

二者相辅相成，相互促进。

平台建设：反应堆中子束优化及特殊样品环境研究。

在反应堆功率不改变的前提下，自主研发中子光学关键部件，以进一步提高中子散射谱仪的效率，建立国内第一个中子光学组件的研发平台。

在CARR中子散射谱仪已有或在建的压力或温度等单一可调参数样品环境的基础上，重点研发压力、温度、湿度、化学环境等参数之同时可调的多可调参数集成样品环境。

并运用所研制的集成样品环境，对储氢、负热膨胀等材料在不同温度、压力和化学环境下的结构进行实时原位表征。

针对CARR等高粒子通量研究平台所必然面对的大量数据处理问题，研究智能化自动化的数据采集及分析方法，并开发相应的软、硬件系统，以期使数据处理过程对使用者经验的强依赖性得到根本性的改变。

针对以纳米晶材料为代表的非随机缺陷材料的结构表征，基于所提出的“梯度对称性”概念，通过理论结构模型与中子衍射实验数据的相互验证和补充，开展以纳米晶材料为典型代表的非随机缺陷材料的晶体结构分析系统的理论与实验研究。

中子应力三维无损深度测量技术研究。

解决材料科学与工程实践中的应力分布测试的关键技术问题，为工程材料的设计提供中子束测量实验数据。

利用中子应力测量技术，建立三维无损深度的原位测量环境和方法。

通过应力分析，改进航天、航空、核工业关键工程部件的焊接、喷丸、滚压等加工工艺，解决部件质量、安全和寿命问题。

复合固体推进剂等效力学性能VCFEM细观预示方法申柳雷;申志彬;李晶钰;李海阳【摘要】根据固体推进剂的细观结构特征,采用等圆最优装载方式生成代表性体积单元(Representative Volume Element,RVE)模型,并结合Voronoi单元有限元方法(Voronoi Cell Finite Element Method,VCFEM)和均匀化方法,发展了一种可预示固体推进剂等效力学性能的数值分析方法,从而得到体分比和组分材料对等效模量和等效泊松比的影响规律.为证明该方法的有效性,设计一个对称数值模型,通过对该方法和传统有限元方法的节点位移结果的比较,发现两者之间的相对误差小于5％,且VCFEM用少量单元就完成了分析,提高了计算效率.通过对不同细观结构下推进剂RVE模型的计算,发现随着夹杂体分比的增大,夹杂的颗粒增强效应越明显,基体材料的变化比夹杂材料对等效力学性能有着更加显著的影响.【期刊名称】《国防科技大学学报》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】6页(P53-58)【关键词】固体推进剂;等效力学性能;Voronoi单元;有限元方法【作者】申柳雷;申志彬;李晶钰;李海阳【作者单位】国防科技大学空天科学学院,湖南长沙 410073;国防科技大学空天科学学院,湖南长沙 410073;中国白城兵器试验中心,吉林白城 137001;国防科技大学空天科学学院,湖南长沙 410073【正文语种】中文【中图分类】V435复合固体推进剂是一种以高分子聚合物黏合剂为基体、固体氧化剂颗粒及金属燃料颗粒为夹杂的复合材料，其等效力学性能影响着固体火箭发动机药柱的结构完整性和贮存寿命[1]。

而推进剂的力学性能不仅取决于组分的材料性能，还与其细观结构密切相关[2]。

目前，推进剂等效力学性能的研究方法正从经典的等效夹杂理论方法、自洽方法和微分等效介质法等均质化理论方法向重构真实细观结构的数值分析方法发展[3]。

高考语文一轮复习报告类文本阅读专项训练知识点-+典型题及解析一、报告类文本阅读1．阅读下面的文字，完成下列小题。

材料一智慧社区是社区管理的新理念、新模式，是指充分利用物联网、云计算、移动互联网等新一代技术的集成应用，为社区居民提供安全、舒适、便利的现代化和智慧化生活环境，从而形成一种基于信息化和智能化服务的新的社区管理形态。

基于新一代信息技术的智慧社区是社区治理发展的新阶段，同时也是构成智慧城市的基层“细胞”。

然而，智慧城市和智慧社区的概念都将自身局限在某一领域。

随着实践的发展，我们需要从更宏观的视角谋划经济社会的智慧化发展。

智慧社会就是将城市、社区以及其他治理单元结合起来，将整个社会作为对象进行整体性思考。

（摘编自高奇琦《建设智慧社会要把握三大要素》，《人民日报》2018 年 12 月 2 日）材料二智慧社区的基本构成图（摘编自乔俞豪《基于物联网的智慧社区管理系统研究》）材料三智慧社区的概念源于美国，2009 年 9 月，迪比克市和 IBM 启动了美国也是世界第一个智慧社区项目，运用传感器、互联网等技术帮助居民实时监测并调整其用水量、用电量。

继IBM 之后，思科、微软等科技公司成为推动美国智慧社区建设的重要力量。

2015 年 9 月，美国联邦政府将智慧社区建设上升到国家层面，发布了《白宫智慧城市行动倡议》；此外，许多地方政府也积极推进智慧城市和智慧社区建设。

欧洲也是全球智慧社区起步较早、发展较好的地区之一。

在智慧社区建设中，欧盟拟定相关倡议时，注重广泛征求公众意见及建议。

在具体项目实施中，德国慕尼黑则成立智慧社区实验室让公民参与智慧社区建设规划过程。

不仅如此，每个项目选取二到三个城市或街区、社区试点，积累经验后再向欧盟国家其他城市、社区推广。

（摘编自李德智《典型发达国家智慧社区的建设经验及启示》，《建筑经济》2017 年第11 期）材料四目前，北京市智慧社区的建设普遍还处于发展初级阶段，在建设过程中遇到一些挑战，存在一些问题，导致智慧社区难以推广、普及和融合。

粉末X射线衍射（Powder X-ray Diffraction，简称PXRD）是一种非常重要的固体材料表征方法，广泛应用于固体催化剂的研究和开发中。

通过分析材料的晶格结构和晶体学性质，粉末X射线衍射能够帮助科研人员深入了解固体催化剂的特性，从而指导催化剂的设计和改进。

在本文中，将从不同角度探讨粉末X射线衍射在固体催化剂结构表征中的应用，以便读者对这一重要的分析方法有更全面、深刻的认识。

一、粉末X射线衍射原理粉末X射线衍射是通过照射材料样品，利用晶体的衍射现象来获取相应的X射线衍射图谱，从中解析出材料的晶体结构信息。

在固体催化剂的研究中，通过分析X射线衍射图谱，可以得知催化剂的结晶相、结晶度、晶格参数等重要信息，从而为催化剂的性能和活性提供理论指导。

二、固体催化剂结构表征中的应用1. 晶相分析通过粉末X射线衍射分析，可以准确地确定固体催化剂中存在的各种晶相结构，包括晶体的种类、结晶度等。

这些信息对于催化剂的活性和选择性有着决定性的影响，因此晶相分析是固体催化剂研究中的关键一步。

2. 晶格参数测定粉末X射线衍射还可以用于测定固体催化剂中的晶格参数，包括晶胞参数、晶格常数等。

这对于研究催化剂的晶体学性质具有重要意义，有助于科研人员理解催化剂的结构特征与催化性能之间的关系。

3. 晶体形貌分析通过分析X射线衍射图谱，还可以得知固体催化剂的晶体形貌、晶粒大小等信息。

这对于理解催化剂的微观结构和晶体学特性非常重要，有助于科研人员设计和改进催化剂的结构，提高催化性能。

三、个人观点和理解在固体催化剂研究中，粉末X射线衍射作为一种重要的结构表征手段，能够为科研人员提供全面、深入的晶体学信息，有助于理解催化剂的结构特征和性能表现。

对于固体催化剂的设计和改进而言，粉末X射线衍射是不可或缺的分析方法之一。

总结回顾通过上述内容的介绍，我们对粉末X射线衍射在固体催化剂结构表征中的应用有了更深入的认识。

我们了解了粉末X射线衍射的原理、固体催化剂研究中的应用，以及个人观点和理解。

韩拯：奋楫争先的“追光人”科学之友　402023-11一路高光是他“追光之旅”的名片韩拯是江苏扬州人，本科考入吉林大学物理学院，开始核物理专业学习。

之后考入中国科学院金属研究所材料学硕士专业。

2010年，他在法国攻读纳米电子学与纳米科技博士学位，导师对于他的评价是：“充满创新活力。

”此后，韩拯作为博士后在美国哥伦比亚大学物理系开展超高迁移率石墨烯-氮化硼异质结构的低温磁电性能方面的研究工作。

2015年10月博士后出站后，韩拯开展新型人工纳米器件的量子输运调控研究，这一研究领域涉及材料、电子、物理等基础研究学科，国际竞争激烈。

在韩拯回国研究期间，他多次与山西大学光电研究所的老师们进行密切的科研合作，在合作中了解到山西大学光电研究所扎实的学风和浓厚的科技底蕴。

2020年，他应邀出任山西大学光电研究所教目前世界上鳍片最薄的鳍式晶体管是中国制造，而它到底有多薄呢？鳍片宽度只有0.6纳米，相当于3个原子的厚度。

这项成果属于山西大学光电研究所教授、博士生导师韩拯，2020年底，他带领团队成员与湖南大学、中国科学院金属研究所等合作，最终成功制备出了世界上最薄的鳍式场效应晶体管。

关于“薄”的研究，就是韩拯的科研探索。

作为一名“85后”科研工作者，韩拯研究的，是尽可能找到二维世界里尺寸非常小的最薄功能材料，堆积成自然界中没有的新结构，探索其新奇有趣的物理性质，再利用这些物理现象来组装制造纳米尺度下的小型电子器件来服务于未来的应用。

多年来，每一次突破都是韩拯“追光之旅”的成果。

文｜李炼授、博士生导师。

“科研是一个不断挑战未知领域、努力创新的过程。

科技教育则是在前人基础上使青年学子们了解已知领域，并热爱上挑战未知领域的过程。

”韩拯坦言，在山西省大力推进科技创新的大背景下，在彭堃墀院士创建的山西大学光电研究所这个平台上，青年科技工作者的发展空间十分广阔。

入职山西大学3年来，韩拯的科研成果多次入选科技领域重要进展，同时在山韩拯人物经纬创新　41西大学光电研究所聚集了一支优秀青年科学家队伍。

2021届2021—2021学年度高二上期期中考试(qī zhōnɡ kǎo shì)语文试题第I卷阅读题现代文阅读阐述文阅读阅读下面的文字，完成下面小题。

中国历史的主体精神是以人事为中心的，所以历史学也可称之为生命之学。

人的生命及生活构成了真正的历史根底，而擅长描绘人的生命及生活的，莫过于文学，尤其是其中的小说了，历史与小说，由此扭结在一起。

小说聚焦的往往就是历史中的生活史，是历史落地的那一面，可以补上历史著作所匮乏的生活肌理。

当然，能写出这种历史的前提是，小说家必须理解现实、对话社会、洞察人情，必须对时代有一种概括才能。

中国是一个重史的国度。

假如从?尚书??春秋?算起，三千年前，中国人就有了写史的意识，比西方要早得多。

记言、记事、记人，这三种历史写法构筑了中国人的历史观。

中国人有很强的历史感，所以对小说这种文体，一直怀有深化的偏见——按正统的历史观念，小说家所创造的历史景观是一种虚构，它和重事实、物证、考据的历史观之间，有着宏大的不同。

因此，有关正史与野史、正说与戏说的争议从未连续。

但与此同时，小说写史的“野心〞从没有中止过，历史演义类的小说在读者中还尤其有场。

假如小说里的那些人和事，他们的对话、斗争、谋略，统统是作家想象的产物的话，那么，小说在多大程度上会为历史所需要? 由此不得不说到一个很有意思的现象——很多人都觉得，读巴尔扎克的小说，比读同一时期历史学家的著作更能理解法国社会。

法朗士称巴尔扎克是他那个时代洞察入微的“历史家〞，“他比任何人都擅长使我们更好地理解从旧制度向新制度的过渡〞。

在认识社会、理解时代这点上，小说的意义居然超过了历史。

这或者可解释，在史学家写就的历史以外，我们为什么还要有小说家书写的历史。

历史关乎世运的兴衰，而小说写的更多是历史中的人物的生活史，是历史落地的那一面。

生活是世界的肉身状态，它保存世界的气息，记录它变化、生长的模样。

所以，以生活为旨归的小说，是对枯燥历史的有效补充。

高二语文报告类文本阅读专项训练单元达标专题强化试卷检测一、报告类文本阅读1．阅读下面的文字，完成下面小题。

材料一：上世纪5 0年代，在无资料、无经验、无工装、无设备的“四无”条件下，中国汽车工业迈出了极其艰难的第一步。

1957年，中国的汽车开始在外国汽车的基础上进行模仿和再创造。

1958年，代表当时中国汽车制造最高水平的“红旗”轿车问世，这标志着中国开始自行设计和生产国产高级轿车。

70年代末，“改革开放”打开了国门，中国汽车工业愈发意识到自己与发达国家汽车工业的技术差距和管理差距。

技术的落后和雄心壮志之间的落差，使得轿车生产走上以合资引进技术的道路。

在合资发展的浪潮中，北京吉普、上海大众、广州标致等合资品牌相继诞生，与西方汽车巨头“联姻”给中国汽车市场的推动作用十分明显。

另外，伴随经济的快速发展，汽车市场也不断壮大。

2000年到2008年，中国汽车市场进一步扩大，不仅如此，中国的汽车产业自主创新能力也有了很大的提高。

大部分汽车零部件都实现了自主研发和国内量产，整车制造水平也不断提高。

随着中国加入世界贸易组织，关税下降，这使得中国汽车市场价格大幅下降，让中国汽车市场更加繁荣。

同时，吉利、长城、奇瑞等国产品牌十分关注消费者的心理需求，逐渐打破了以往消费者对国产汽车的刻板印象，成为市场热捧的对象，同时也为进军海外市场奠定了良好基础。

（摘编自《中国汽车如何走出自己的路》）材料二：2019年上半年的国内市场，自主品牌长城汽车，销量达45万辆，净利润49亿，毛利率高达17%，这个水平堪比保时捷。

自主品牌在国内可以轻松地赚得盆满钵满，而在海外则是步履维艰。

因此，自主品牌也就降低了开拓海外市场的动力。

和大众、丰田等全球豪强相比，自主品牌普遍起步较晚。

像奇瑞、吉利、比亚迪等都是在2001年之后才获得乘用车牌照，和普遍有着百年历史的跨国公司差距非常明显。

我国自主品牌汽车在发展早期，重要零部件都需要跨国公司提供，直到最近几年才解决了发动机和变速箱的核心技术难题。

沭阳县潼阳中学2021-2021学年高二语文寒假作业3考前须知：1．在答题之前，先将本人的姓名、准考证号填写上在试题卷和答题卡上。

2．选择题的答题：每一小题在选出答案以后，需要用2B铅笔把答题卡上对应题目之答案标号涂黑。

写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

3．非选择题的答题：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域。

写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

4. 试卷一共22题满分是：150分考试时间是是：150分钟一、现代文阅读〔一〕阐述类文本阅读〔9分〕阅读下面的文字，完成 1～3 题。

①传统中国对如何读书有过很多讨论，其中，朱熹的?朱子读书法?流传甚广，成为近世士子的读书指南，元代程端礼?读书分年日程?即以此为根底，后又演化出徐与乔?五经读法?、周永年?先正读书诀?等等。

与前现代社会的诸种事情一样，读书之法也存在古今之变，这其中我们尤其应该注意的是，在儒学主导下的传统中国，古人读书不完全如现代社会那般是为了获取新的知识，假如仅仅从知识体量角度而言，那时候总量并不算大。

?论语? 首章讲“学而时习之〞，这里的“学〞是自己体悟觉悟的意思，所以古人说“古之学者为己〞，而不仅仅是获取外在知识。

所以，古人特别反对把读书只是当成“辞章记诵〞来猎取功名，创作；朱本晓认为那样背离了读书的本意。

朱子反复提倡读书要“涵泳〞，读书应该做到使人“存心复性〞“学以成人〞并能“经世致用〞。

所以，在传统中国的儒学政教体系里，特别重视如何读书也就不奇怪了。

②南宋人陈善在?扪虱新话?中曾对读书法有个精辟总结：“读书须知出入法。

始当求所以入，终当求所以出。

见得亲切，此是入书法。

用得透脱，此是出书法。

〞读书要“求所以入〞，就是要孟子所说的可以“知人论世〞，熟悉作者的语境和个人品性，这样才能“见得亲切〞，真实把握原作者的意图，知道古人的用心之处，以古人为师，矫正自己的言行，进展诚意正心修身齐家的自我治理，这样才能把书读进去。

高二语文报告类文本阅读专项训练单元达标测试综合卷检测试卷一、报告类文本阅读1．阅读下面的文字，完成下面小题。

材料一：庙会的季节性特征，主要是指庙会的时间界限非常鲜明。

庙会一般集中在春季，农历正、二、三月最多，尤其是正月庙会最为繁密。

这是由黄河流域中下游地区的气候特点所决定的，因为春耕季节在整个农业生产发展中是非常重要的，我国北方农村的耕作以春天为始居多，庙会就自然成为耕作的准备。

由于特殊的社会历史因素使带有神秘色彩的庙会祭祀活动在春天繁盛，人们的愿望和担忧等心理因素，在庙会中化为具体的形式。

庙会在初一和十五前后为最多，最长的如淮阳人祖庙会，从农历二月初二到三月初三，期限长迭一个月。

较短的只有一天，一般的庙会在三天左右。

另外，庙会的期限还表现在以著名历史人物、传说人物的生日、忌日为庙会高潮。

夏收、秋收季节一般来说没有庙会，即使有，也只是小型的一天就结束的“小满会”之类的庙会。

这种季节性体现出庙会与农耕联系的特点。

（摘编自高有鹏《狂欢季节——庙会中的信仰与生活》）材料二：（资料来源于张萍《明清陕西庙会市场研究》）【注】以上统计为清末民初澄城县一年中61个村镇举办的198天的定期庙会统计。

材料三：庙会中使用的各种服装、道具等象征物品反映的对“官方符号系统”的嘲弄，是庙会狂欢精神的一大表现。

这种借神灵之力以反传统的做法，在城隍庙会中体现得更为明显。

在城隍出巡的队伍行列中，往往开始都是銮驾仪仗、三班六房的书吏衙役，然后才是各种杂耍舞队。

前面有铜锣开道，扮演者高举“回避”“肃静”大牌，还有旌旗伞盖，完全模仿现实中地方官员的排场。

在福建的神道出巡活动中，如果省城隍路遇瘟部尚书，城隍的神位要停在路边，尚书的神位则在路中央，代表城隍的香头要趋前三叩，表示接驾来迟，罪该万死，请求恕罪。

代表尚书的香头则挺胸凸肚，抚慰告诫一番。

这种做法突破了传统的等级限制，人们扮演着现实生活中距离极为遥远的角色；另一方面又体现出他们不能超越或反抗这种“官方符号系统”，而只是在“应用”，并不是在摧毁。

2022年高考——语文报告类文本阅读专项训练专项练习及答案一、报告类文本阅读1．阅读下面的文字，完成各题。

材料一：据台湾联合新闻网12月25日报道，国家发展改革委、商务部25日发布《市场准入负面清单（2018年版）》。

台媒称，这标志大陆全面实施市场准入负面清单制度，负面清单以外的行业、领域、业务等，各类市场主体皆可依法平等进入。

国家发展改革委、商务部将会同各地区各有关部门，进一步清理清单之外针对市场准入环节的审批事项。

在市场准入负面清单之外，不得对民营企业设置不合理或歧视性的准入条件，不得采取额外的准入管制措施。

（摘编自参考消息网，2018年12月25日）材料二：（摘编自全国工商联《2018中国民营企业500强调研分析报告》）材料三：在中国经济由高速增长转向高质量发展阶段，民营经济必然会继续发挥重要作用。

针对优化营商环境问题，司法部部长傅政华说，在2018年年底前集中清理现行法律法规和规范性文件中有悖于平等保护原则、不利于民营经济发展的相关内容；进一步加强法规规章备案审查，及时纠正有悖于保护民营经济的法规规章规定。

国家税务总局局长王军也透露，税务部门今年年底前再取消20项资料证明事项，将办税时间在去年基础上再压缩10%，探索推行纳税人办税“容缺”制、纳税申报“提醒纠错”制，配合有关部门编制和公布统一的企业注销操作指南，破解企业注销难题。

（摘编自宫超《壮大民营力量》，《瞭望》新闻周刊）材料四：民营企业在经济转型发展中，面临着国内外经济社会环境的急剧变化，创新发展势在必行。

2017年中国民营企业500强主要集中在综合、房地产业、批发业、有色金属冶炼等传统领域，而这些行业也大部分恰恰是化解过剩产能的重点领域。

大型民营企业尚且如此，大量中小型民营企业无论是从当前的成本增加角度，还是从资源环境压力角度，加快转型升级都是不二选择。

这就要求民营企业要顺应产业演进规律，加快淘汰落后产能，向高端产业布局和转型，这是当前民营企业创新发展的应有之义。

辽宁省沈阳市2024高三冲刺（高考物理）苏教版质量检测(拓展卷)完整试卷一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题一圆盘发电机的结构如图所示。

铜盘安装在水平的铜轴上，整个铜盘处于垂直于盘面的匀强磁场中，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。

从左向右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动。

则对通过电阻R的感应电流判断正确的是（ ）A．方向C→R→D，大小不变B．方向D→R→C，大小不变C．方向C→R→D，大小随时间周期性变化D．方向D→R→C，大小随时间周期性变化第(2)题硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术，其原理是进入癌细胞内的硼核（）吸收慢中子（动能可忽略不计），转变成锂核（Li）和α粒子，释放出γ光子。

已知核反应过程中质量亏损为，γ光子的波长为λ，硼核的比结合能为，氦核的比结合能为，普朗克常量为h，真空中光速为c。

则关于上述核反应，说法正确的是（ ）A．核反应方程为B．上述核反应属于α衰变C．γ光子的能量D．锂核的比结合能第(3)题2022年的诺贝尔物理学奖同时授予法国物理学家阿兰·阿斯佩、美国物理学家约翰·克劳泽及奥地利物理学家安东·蔡林格，以奖励他们在量子纠缠、验证违反贝尔不等式及量子信息科学方面所作出的杰出贡献．量子论的建立是20世纪物理学的最大成就之一。

下列说法中正确的是（ ）A．黑体辐射实验中，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，认为电子的轨道是量子化的C．爱因斯坦在解释光电效应现象时，利用了量子论的观点，提出了光子说，并用实验验证了光电效应方程的正确性D．德布罗意提出了物质波的概念，并给出了波长公式，根据公式，运动物体的动量越大，对应的物质波的波长越长第(4)题目前，我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破。

为早日实现无人驾驶，某公司对某款汽车性能进行了一项测试，让质量为的汽车沿一山坡直线行驶。