完成下面两个练习，提交截图 1.QM/MM calculation of the SW1 defect formation energy for a carbon Purpose: Introduces how to use the QMERA module in Materials Studio. Special attention is paid to preparing the system and which type of embedding scheme to use. Modules: Materials Visualizer, QMERA Time: Prerequisites: None The Stone-Wales (SW) defect is a common defect on carbon nanotubes that is thought to have important implications for their mechanical properties (see Andzelm et al., 2006). The 90° rotation of two carbon atoms around the midpoint of the C-C bond transforms four hexagons into two pentagons and two heptagons. This substructure is known as Stone-Wales defect. In this tutorial you will calculate the formation energy of a nonchiral SW defect (SW1). The following steps will be covered here: Getting started QM region definition QMERA calculation Analysis of results Note: In order to ensure that you can follow this tutorial exactly as intended, you should use the 1. Getting started Begin by starting Materials Studio and creating a new project. Open the New Project dialog and enter Stone-Wales as the project name, click the OK button. The new project is created with Stone-Wales listed in the Project Explorer. 2. Structure preparation The first thing you need to do is prepare the structure of the single-walled nanotube (SWNT). Select Build | Build Nanostructure | Single-Wall Nanotube from the menu bar. Change the N and M indices to 8 and 0 respectively. This corresponds to a nanotube of 6.26 ? diameter.
多相反应过程中的介尺度机制及调控重大研究计划2018年度 项目指南 过程工业涵盖能源和资源转化利用等重要基础产业，但效率低、污染重、资源浪费严重，多数过程的工艺技术开发周期长、风险和费用高，这些问题已成为可持续发展的瓶颈。多相反应是其中最普遍与最核心的过程，探索这些过程中介尺度结构的形成机理、实现其科学定量描述与定向调控已成为过程工业发展的前沿。 多相反应过程中的介尺度机制是指由大量单元组成的系统在个体单元与整体系统之间的尺度范围内复杂时空结构的形成与演化规律。主要包括两个层次的介尺度问题，其一，分子尺度到颗粒（包括气泡、液滴等离散单元）尺度间的材料结构或表界面时空尺度；其二，颗粒尺度到反应器尺度间形成的非均匀结构的时空尺度。本重大研究计划将阐明其机理，发展模拟计算与实验表征方法，进而建立相关模型与理论，重点揭示介尺度结构对流动-传递-反应行为的影响及其耦合规律，建立多相反应过程定量设计、优化和调控的方法，形成以介尺度科学为基础的过程工程学科新方向，服务于相关工艺和过程的开发。 一、科学目标 针对多相反应过程中的材料和反应器两个层次中普遍存在的介尺度问题，明确不同系统中介尺度结构的定义和特征，阐明多尺度过程的介尺度作用机制，寻找量化规律，建立共性理论；鼓励学科交叉，突破传统方法的局限性，解决重大工程应用中的关键问题。
二、核心科学问题 本重大研究计划将重点针对多相反应过程中介尺度行为和效应显著的气固、气液、气液固和复杂流体等系统，瞄准相关应用过程中的共性基础问题，在深入剖析现有典型工艺的基础上，对材料表界面和颗粒聚团两个介尺度问题以及它们在颗粒尺度进行流动-传递-反应耦合的规律进行研究，解决以下三个关键科学问题： （一）材料及表界面介尺度结构的形成机理与反应的定向调控； （二）反应器中介尺度流动-传递过程的多机制耦合与调控； （三）上述两个层次间关联的理论与方法。 三、2018年度重点资助研究方向 为进一步聚焦介尺度核心科学问题，在原资助项目的基础上，本重大研究计划2018年拟进行集成,主要针对重大应用过程中材料/表界面层次和反应器层次的具体介尺度实例问题，发展和验证介尺度机制的基本原理，建立基于介科学原理的先进智能化计算方法，解决重大应用中的瓶颈科学问题。所有集成项目须包含以下五个研究内容： （一）典型过程中介尺度结构对传递和反应的影响; （二）介尺度机制的基本原理; （三）两个层次介尺度问题的耦合; （四）基于介科学的模型化和计算方法;
Dislocation and Stacking Fault Name:Wu lingling(user023) Student number:016050910054 1 Calculations of Lattice constant and volume modulus Using molecular dynamics,we can simulate crystals in edge dislocation,screw dislocations and stacking fault, also we can calculate the dislocation strain energy and dislocations. Comparing the method of molecular dynamics calculation values and theoretical, we can analysis its error.Through this experiment, deepen para fault, fault, and the understanding of molecular dynamics simulation. For edge dislocation, strain for per unit length: 20ln 4(1)e e Gb R E r πn =? For a screw dislocation, strain for per unit length: 20ln 4s e Gb R E r π = Molecular dynamics is dislocation of strain energy method: ()/MD dislocated ref E E E L =? In actual crystal structure, the closed normal stacking sequence may be damaged and staggered, which named the stacking fault.Cambium mistake almost do not produce lattice distortion, but it undermines the integrity of the crystal and the normal cyclical, anomalous diffraction effect in the electronic, allowing the energy of the crystal increased, this part of the increased energy is called the stacking fault energy. The mathod using Molecular dynamics to calculation approach stacking fault: SFE = tot ref E E S γ? 2 Results and Analysis 2.1 helical dislocation -91512.1172811518-(-91519.9264975819)7.80921643s E ev =
材料结构与性能模拟计算理论与方法简介 [使用电脑对材料模拟计算的优缺点] 优点：（一）不受实验条件的限制、（二）简化研究的原因 缺点：必须使用足够精确的物理定律 因此，目前电脑模拟的材料设计走向两个趋势： （一）采取微观尺度（因为物质由原子组成）、 （二）使用量子力学（才能正确描述电子行为以及由其所决定的机械、传输、光学、磁学等性质） 也就是说，原子之间的作用力以及材料所表现的物性，我们都希望能（不借助实验结果）透过第一原理方法来达到。 [密度泛函理论简介] 自从20世纪60年代密度泛函理论(DFT，Density Functional Theory)建立并在局域密度近似(LDA)下导出著名的Kohn-Sham(KS)方程以来，DFT一直是凝聚态物理领域计算电子结构及其特性最有力的工具。近几年来DFT同分子动力学方法相结合，在材料设计、合成、模拟计算和评价诸多方面有明显的进展，成为计算材料科学的重要基础和核心技术。特别在量子化学计算领域，根据INSPEC数据库的记录显示，1987年以前主要用Hartree-Fock(HF)方法，1990～1994年选择DFT方法的论文数已同HF方法并驾齐驱，而1995年以来，用DFT的工作继续以指数律增加，现在已经大大超过用HF方法研究的工作。W. Kohn因提出DFT获得1998年诺贝尔化学奖，表明DFT在计算量子化学领域的核心作用和应用的广泛性。 DFT适应于大量不同类型的应用，因为电子基态能量与原子核位置之间的关系可以用来确定分子或晶体的结构，而当原子不处在它的平衡位置时，DFT可以给出作用在原子核位置上的力。因此，DFT可以解决原子分子物理中的许多问题,如电离势的计算，振动谱研究，化学反应问题，生物分子的结构，催化活性位置的特性等等。在凝聚态物理中，如材料电子结构和几何结构，固体和液态金属中的相变等。现在，这些方法都可以发展成为用量子力学方法计算力的精确的分子动力学方法。DFT的另一个优点是，它提供了第一性原理或从头算的计算框架。在这个框架下可以发展各式各样的能带计算方法，如LDA，GGA，meta-GGA，hybrid等方法。
多尺度方法在复合材料力学分析中的研究进展 摘要简要介绍了多尺度方法的分量及其适用范围，详细论述了多尺度分析方法在纤维增强复合材料弹性、塑性等力学性能中的研究进展，最后对多尺度分析方法的前景进行了展望。 关键词多尺度分析方法，复合材料，力学性能，细观力学，均匀化理论 1 引言 多尺度科学是一门研究不同长度尺度或时间尺度相互耦合现象的跨学科科学，是复杂系统的重要分支之一，具有丰富的科学内涵和研究价值。多尺度现象并存于生活的很多方面，它涵盖了许多领域。如介观、微观个宏观等多个物理、力学及其耦合领域[1]。空间和时间上的多尺度现象是材料科学中材料变形和失效的固有现象。 多尺度分析方法是考虑空间和时间的跨尺度与跨层次特征，并将相关尺度耦合的新方法，是求解各种复杂的计算材料科学和工程问题的重要方法和技术。对于求解与尺度相关的各种不连续问题。复合材料和异构材料的性能模拟问题，以及需要考虑材料微观或纳观物理特性，品格位错等问题，多尺度方法相当有效。 复合材料是由两种或者两种以上具有不同物理、化学性质的材料，以微观、介观或宏观等不同的结构尺度与层次，经过复杂的空间组合而形成的一个多相材料系统[2]。复合材料作为一种新型材料，由于具有较高的比强度和比刚度、低密度、强耐腐蚀性、低蠕变、高温下强度保持率高以及生物相容性好等一系列优点，越来越受到土木工程和航空航天工业等领域的重视。 复合材料是一种多相材料，其力学性能和失效机制不仅与宏观性能（如边界条件、载荷和约束等）有关，也与组分相的性能、增强相的形状、分布以及增强相与基体之间的界面特性等细观特征密切相关，为了优化复合材料和更好地开发利用复合材料，必须掌握其细观结构对材料宏观性能的影响，即应研究多尺度效应的影响。 如何建立起复合材料的有效性能和组分性能以及微观结构组织参数之间的
大规模高集中度风电场出力多时空尺度爬坡特征分析、预测 与控制 摘要：风电功率爬坡事件越来越影响风力机在电网中的运行，随之而来的爬坡事件预测问题成为国内外新的研究热点。综述了风电功率爬坡事件的研究背景、定义和特征，建立了考虑频率偏差量的含风力机的准稳态潮流计算模型，将频率偏差量和滑差修正量引入雅可比矩阵中进行含风力 机的潮流计算，采用两种频率偏差指标PRESF指标和APRESF 指标对爬坡事件进行预测。将所述预测模型应用于5节点和10机39节点系统进行算例仿真，对结果的对比分析验证了该方法的有效性。 关键词：频率偏差风电功率爬坡事件预测模型准稳态潮流 "The Analysis，Forecasting and Control of Wind Power Ramp Characters with Large-scale，High Concentration and Multiple Spatial and Temporal Scales "General Technology Report Sun Yuanzhang Cui Mingjian Ke Deping Gan Di （School of Electrical Engineering，Wuhan University） Abstract：Wind power ramp events influenced the wind machine operation in power system more and more. Ramp
events prediction problem becomes a new research hotspot at home and abroad. Research background，definitions and characteristics are summarized with respect to ramp events in this paper. Quasi steady state power flow calculation model is established with wind machine considering the constraint of frequency deviation value. Frequency deviation value and slip correction value is introduced into the Jacobi matrix to calculate the power flow. Two kinds of PRESF and APRESF index are adopted to forecast the ramp events considering the frequency constraint. The proposed forecasting model was applied to 5 nodes and 10 generators 39 nodes system for the validation simulation. The results verified the validity of the method with comparison and analysis. Key Words：Frequency constraint；Wind power generation；Prediction model；Quasi steady power flow 阅读全文链接（需实名注册）：http： //https://www.doczj.com/doc/d61663265.html,/xiangxiBG.aspx？id=48231&flag=1
含能材料力学性能的多尺度模拟系统开发数值模拟是含能材料力学性能研究的重要手段。常用的模拟软件中,分子动力学模拟能够模拟含能材料分子水平相关性质,但由于计算资源的限制,只限于研究尺度小于纳米的微观体系;物质点法能在接近含能材料颗粒的细观尺度上模拟其性质,但该方法还处于起步阶段,应用并不成熟;而有限元方法可以接近工程的宏观尺度上对含能材料的性质进行研究,但有着不能考虑含能材料微观结构的缺点,直接应用效果不佳。近年来,多尺度模拟方法受到广泛关注,这种方法能将各尺度下的性质联系起来,但尚未有成熟的软件,急需开发使用方便的多尺度模拟软件。针对上述问题,设计并实现了基于分步式模拟的含能材料力学性能的多尺度模拟系统,逐级递推地计算含能材料的力学行为。 在系统的微观尺度计算模块,用分子动力学方法求解含能材料的各种性质,包括组分的状态方程和粘弹性的本构关系,这些性质作为参数输入到细观尺度的模拟计算;在系统的细观尺度计算模块,采用物质点法求解含能材料的力学性质,获得其状态方程式和力学性质的本构关系;在系统的宏观尺度计算模块,基于细观尺度的计算结果应用有限元方法计算宏观含能材料力学性能变化。本系统可为研究含能材料压制过程的力学行为提供一种有效的工具。由于微观尺度和宏观尺度的模拟有比较成熟的软件可用,论文重点研究了细观尺度计算模块。利用了模型近似方法,建立了含能材料细观模型;运用Java3D虚拟场景数据动态存储技术,实现了虚拟场景数据的动态存取,解决了模型建立过程中一个场景一旦建立就不能重复使用,只能在下一次建模时按照流程重复原先的创建步骤的问题;采用基于Vis It的模拟数据并行可视化技术,解决了单机环境下由于计算机资源限制,无法对结果进行高性能可视化显示的问题。 测试结果表明,系统能在1s之内做出响应,并不间断运行5×24小时,其响应能力和稳定性等方面均达到设计目标。该系统能够为含能材料压制工艺提供了理论依据,对优化和改进含能材料质量提供一种有效工具。
存档日期：存档编号: 北京化工大学 研究生课程论文 课程名称：计算流体力学与传热 课程代号：ChE515 任课教师：张建文 完成日期：2012年12月20日 专业：化学工程 学号： 姓名： 成绩：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
多尺度传递过程研究进展 摘要：本文介绍了化工中多尺度的研究方法以及传递研究的新进展。着重介绍了现代化工多尺度传递过程研究的三种新方法：平均方法、直接模拟法以及耦合方法，并与传统的研究思路做比较。最后提出了多尺度传递过程研究中出现的问题并对多尺度传递过程研究提出展望。关键词：多尺度传递过程 Advances in MultiscaleTransportProcess Abstract: This article describes a multiscale chemical method and the new advance of transport process. Mainly introduce three modern chemical multiscale methods in transport process study: average method, the direct simulationmethod,and coupling method.Finally this paper puts forward a multi scale transfer process and research problems and to propose the prospect of the study on multi scale transfer process. Key words: multiscale ,transport process 一、引言 1.1化工中的多尺度问题 多尺度的术语现在被广泛地使用，例如Villemaux提出计算化学工程的多尺度应用，Lerou和 Ng 的文章《化学反应工程,研究多目标任务的多尺度方法》等 ,但不同学者所认的“尺度”的含义可能并不相同。对于从事化学和化工的人来说，传统上最重视的是结构、性能和制备的关系。因此 ,我们最关注的应是结构的尺度 ,或具有一定有序结构的单元的尺度。有序结构具有多层次，可按尺度大致区分为以下几种[1]： （1）微观结构(前纳米) :例如分子结构、晶胞结构。如维生素C的分子结构等。（2）微观结构（近纳米）：例如均匀流体的近程有序、界面层的非均匀结构。分子的尺度大多小于1nm，从分子到各项同性的均匀流体似乎从前纳米直接跨越到宏观尺度。流体是近程有序的，围绕每一个分子，在约3~5个分子的距离内，有一个密度周期起伏并逐渐衰减的有序结构，这种结构决定了整个流体的性质。
热能系海外学者短期课程 《界面传递现象的多尺度模拟》 课程名称：界面传递现象的多尺度模拟 (Multiscale Modeling of Interfacial Transport Phenomena) 学时：16学时，1学分 时间：2015年9月6日至9月11日（夏季学期第四周） 9月6日（周日）：18:30-20:55 讲课 9月7日（周一）：18:30-20:55 讲课 9月8日（周二）：18:30-20:55 讲课 9月9日（周三）：9:00-11:35 讲课 9月10日（周四）：9:00-11:35 讲课 9月 11日（周五）： 9:00-10:30 讨论 地点：6A101 授课教师：孙颖副教授 (美国Drexel大学机械工程与力学系) 考核方式：考查 授课对象：研究生、高年级本科生 授课语言：英语 课程简介：介绍界面传递现象中多尺度模拟方法的基本原理、发展方向、优点和局限性以及应用实例。致力于扩宽学生多尺度模拟的视野和培养学生解决移动界面复杂问题的能力。内容涉及用分子动力学、格子玻尔兹曼方法、相场和水平集方法来共同解决移动界面问题和界面微观传递现象，应用范围涉及传热、传质、多相流、气液和固液相变、纳米材料、电化学、新能源等方面。课程主要面向热能系、航院、建筑学院、汽车系、核研院、工物系等的研究生、高年级本科生。 教师简介：Dr. Ying Sun is an Associate Professor in Mechanical Engineering & Mechanics at Drexel University. She obtained her B.Eng. degree from Thermal Engineering at Tsinghua University, and M.S. and Ph.D. degrees both from University of Iowa. Dr. Sun was a recipient of the NSF CAREER Award, a visiting professor at French CNRS, a visiting scholar at RWTH-Aachen, and an Air Force Summer Faculty Fellow. Her research interests include multiphase flows and heat/mass transport, multiscale modeling of transport phenomena in energy systems, wetting and interfacial phenomena, and scalable nanomanufacturing. Dr. Sun has authored and co-authored over 50 peer-reviewed papers and delivered over 60 invited seminars and conference presentations. Her lab is funded by the US National Science Foundation, Department of Energy, Advanced Research Projects Agency-Energy, Air Force Office of Research, Electric Power Research Institute, Ben Franklin Technology Partners, Petroleum Research Fund, and industry.
“化工过程中的时空多尺度结构及其效应” 重大项目研究队伍组成及经费分配方案 根据“化工过程中的时空多尺度结构及其效应”重大项目函评专家函评，专家组听取申请人汇报后进行会评的意见和建议，以及11月8日重大项目协调会上九位课题负责人，五位主要参加人汇报以及与基金委和中石油领导一起民意测评的结果，经重大项目学术领导小组研究决定，国家基金委计划局批准，现将“化工过程中的时空多尺度结构及其效应”重大项目研究队伍的组成及经费分配方案公布如下： 一、重大项目的研究队伍的组成 经专家组会评和学术领导小组研究决定，李静海院士、徐春明教授等9人入选为重大项目各课题负责人。指定李静海院士担任整个项目的负责人，徐春明教授协助。同时决定将刘会洲、鲍晓军、骆广生三人的研究小组并入李静海院士课题组；将杨朝合、陆慧林两人的研究小组并入徐春明教授的课题组。 二、重大项目经费分配方案 本项目总经费1560万，其中国家基金委出资800万，中石油出资760万。预留300万（该经费由国家基金委拨款170万，中石油拨款130万）作为滚动资助及项目考核、检查的机动费；其余经费1260万分配如下： 1、李静海院士课题组：总经费300万，其中含李静海170万，刘会洲50万，骆广生40万， 鲍晓军40万。该经费由国家基金委拨款150万，中石油拨款150万。 2、徐春明教授课题组：总经费220万，其中含徐春明140万，杨朝合40万；陆慧林40万。 该经费由国家基金委拨款110万，中石油拨款110万。 3、袁谓康院士课题组：总经费120万。该经费由国家基金委拨款60万，中石油拨款60万。 4、刘昌俊教授课题组：总经费120万。该经费由国家基金委拨款60万，中石油拨款60万。 5、陈光进教授课题组：总经费100万。该经费由国家基金委拨款50万，中石油拨款50万。 6、毛在砂教授课题组：总经费100万。该经费由国家基金委拨款50万，中石油拨款50万。 7、阳永荣教授课题组：总经费100万。该经费由国家基金委拨款50万，中石油拨款50万。 8、陈光文教授课题组：总经费100万。该经费由国家基金委拨款50万，中石油拨款50万。 9、陈标华教授课题组：总经费100万。该经费由国家基金委拨款50万，中石油拨款50万。 合计：1260万。 请各课题组按照上述研究队伍组成及经费分配比例和协调会上学术领导小组以及项目负责人和各位专家的意见和建议，紧扣项目指南中的核心问题“时空多尺度结构及其效应”，尽快配合项目负责人李静海院士调整研究内容和预期目标，于11月20日之前向项目负责人提交各课题组的计划书，同时请项目负责人李静海院士于11月25日之前向国家基金委化学部化学工程处提交一份整个项目的计划书和九份各课题的计划书。计划书请从基金委网上下载，如果下载和填写计划书有问题，请致电62317474 向信息中心咨询。 国家自然科学基金委化学科学部 2003－11－11
地理研究GEOGRAPHICAL RESEARCH 第35卷第4期 2016年4月V ol.35,No.4April,2016基于互联网房产数据的住宅容积率多尺度时空特征 ——以广州市为例李少英1，吴志峰1，李碧莹2，刘轶伦3,4，陈晓越1 （1.广州大学地理科学学院，广州510006；2.合富辉煌房地产顾问有限公司，广州510000； 3.华南农业大学资源环境学院，广州510642； 4.国土资源部建设用地再开发重点实验室，广州510642） 摘要：基于网络爬虫技术获取房产时空数据，结合时间序列和空间自相关分析方法，在“小区 —街道—区级”多尺度上探索广州市住宅容积率时空模式与演化规律。结果表明：①近三十年 广州市居住空间呈现中心城区集聚开发—向南、北方向近郊区拓展—往南、北、东方向远郊区 外扩的演变过程，容积率呈现波动式增长态势。②随着房地产的快速发展，住宅容积率逐渐 呈现显著的空间自相关特征，体现了住宅开发与规划有序性的提高。③区级尺度上容积率呈 现较强的自相关性，越秀区与天河区为HH 集聚区，从化区为LL 集聚区。街道尺度上容积率呈 现出显著的空间不均衡性，区位交通条件较好的街道成为容积率HH 集聚区，而LL 集聚区主要 分布于生态旅游重镇。 关键词：互联网房产数据；容积率；时空特征；多尺度；广州市 DOI:10.11821/dlyj201604014 1引言 改革开放以来，伴随着中国的经济发展与城市化进程，人口不断向大城市集聚，住宅需求量随之提高，有限的土地供给与持续增长的住宅需求之间的矛盾逐渐显现[1-2]。提高城市用地容积率、促进住宅用地垂直空间利用成为解决该矛盾的必然选择[3]。容积率是反映土地开发强度与土地利用效益高低的一项重要指标，已被广泛应用于国内外城市的土地利用规划控制中[4]。住宅容积率越高，则其开发强度越大，土地利用率也越高。但过高的容积率会影响城市景观和居住环境质量[5]。因此，合理确定容积率控制指标已成为当前城市规划研究的难点问题。 目前关于容积率的研究主要集中于：①基于高分辨率遥感影像的建筑容积率估算方 法[6-9]；②规划容积率的确定方法，例如经济约束条件下的容积率[10,11]、环境约束条件下的容积率[12]等方法研究；③容积率与经济之间的关系，例如崔寒清以全国九个大型城市为实证对象，对城市用地容积率与城市GDP 之间的关系进行研究，揭示了城市用地容积率与GDP 之间呈现明显的正相关关系[13]；冷炳荣等以兰州市为例，对转型时期中国土地收稿日期：2015-11-17;修订日期：2016-02-23 基金项目：国家自然科学基金项目（41401432）；广东省教育厅青年创新人才项目（2014KQNCX107，2014KTSCX090）； 广州市科技和信息化局国际科技交流与合作专项资助项目（2012J5100044）；广东省高等学校国际暨港澳 台科技合作创新平台项目（2014KGJHZ009）；深圳市数字城市工程研究中心开放课题（KF-2015-01-035）作者简介：李少英（1987-），女，广东汕头人，博士，讲师，研究方向为GIS 与城市研究。E-mail:lsy_0130@https://www.doczj.com/doc/d61663265.html, 通讯作者：吴志峰（1969-），男，湖南湘潭人，博士，教授，博士生导师，研究方向为城市遥感与城市化复杂地表 过程。E-mail:gzuwzf@https://www.doczj.com/doc/d61663265.html, 770-780页 网络出版时间：2016-04-20 13:33:05 网络出版地址：https://www.doczj.com/doc/d61663265.html,/kcms/detail/11.1848.P.20160420.1333.028.html
第41卷第1期电力系统保护与控制V ol.41 No.1 2013年1月1日Power System Protection and Control Jan. 1, 2013 多时空尺度风电消纳体系初探 徐乾耀1，康重庆1，江长明2，陈之栩2，刘 军2 （1.电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室（清华大学电机系），北京 100084； 2.国家电网华北电力调控分中心，北京 100053） 摘要：近年来中国风电产业迅速发展，但由于风电所具有的不确定性、随机性与波动性，其并网消纳问题成为了制约风电可持续发展的瓶颈。以国家即将出台的可再生能源配额制政策为指导，提出了一套多时空尺度风电消纳体系，在空间层面考虑了省级、区域级、国家级等不同等级的电网消纳主体，在时间层面考虑了中长期、短期、实时等不同尺度的消纳需求。该体系整合了各层面风电消纳技术、评估评价方法、市场机制与配套政策，使针对风电消纳所研发的技术与政策能够发挥出最佳效用，实现风电消纳过程的良性运作，最终实现风能资源的高效利用。 关键词：多时空尺度消纳体系；风电消纳能力评估；风电消纳决策；市场机制；配套政策 Preliminary analysis on wind power accommodation system from multiple temporal and spatial scale perspective XU Qian-yao1, KANG Chong-qing1, JIANG Chang-ming2, CHEN Zhi-xu2, LIU Jun2 (1. State Key Lab of Power Systems, Dept of Electrical Engineering, Tsinghua University, Beijing100084, China; 2. Power Control Center of North China in State Grid, Beijing 100053, China) Abstract: In recent years, the wind power industry of China has a rapid development. However, due to the uncertainty, randomness and fluctuation nature of wind power, the problem of its integration and accommodation has become the bottleneck of its sustainable development. Guided by the Renewable Portfolio Standard (RPS) that China government will promulgate, this paper proposes a wind power accommodation system from multiple temporal and spatial scale perspective. This system takes into account different levels of accommodation undertakers that involve province level, region level and nation level in the spatial dimension, and different accommodation demands of long-term, short-term and real-time scale in the temporal dimension. Moreover, this system combines all levels of wind power accommodation techniques, evaluation and assessment methods, market mechanism and supporting policies to make the best use of them, realizing the positive operation of the wind power accommodation progress and the efficient usage of wind energy. This work is supported by the National High Technology Research and Development Program of China (863 Program) (No. 2011AA05A101). Key words: multiple temporal and spatial scale; wind power accommodation system; evaluation of the wind power accommodation capability; decision of wind power accommodation; market mechanism; supporting policies 中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1674-3415(2013)01-0028-05 0 引言 近年来，中国的风电产业得到了迅速发展，2010年中国风电总装机容量达44.73 GW，已经超越美国成为世界第一[1]，根据国家最新发布的《可再生能源发展“十二五”规划》，2015年中国风电并网装 基金项目：国家高技术研究发展计划（863 计划）(2011AA05A101)机容量将达到1亿kW，2020年将超过2亿kW。然而，在近年来风电快速发展的过程中，由于风电本身所具有的随机性、波动性与不确定性[2-3]，给电力系统的安全可靠运行带来挑战[4-6]，其并网消纳问题日益突出，已经成为风电可持续发展的瓶颈，根据统计，2011年全国风电弃风总电量超过了100亿kWh[7]。 大规模的风电并网消纳问题一直是世界性难题，我国在这方面的问题尤为突出，总结起来，主
22.54 中子与物质的相互作用及应用（2004年春季） 第十五讲（2004年4月15日） 多尺度材料建模 参考文献 S. Yip, "Synergistic Science", Nature Materials 2, 3 (2003). This commentary is attached as Chap15(S).pdf. 材料发现与创新 我们社会中各种科技企业对新材料的需求日益增长，这就要求成功的材料设计是基于整体分析的，在合成与处理方法中，对材料基本性能和特性的了解是与创新结合在一起的，并进一步与性能分析、使用寿命预计、环境评估和经济学研究联系起来。实际中材料的发现与创新是一个多学科高度综合的过程，依赖于多种科学和工程团体的贡献，因此也就需要在不同学科之间的有效交流，跨越传统的界限来进行合作。 在材料研究所涉及到的所有领域中，计算都显著地推进了研究工作的进展，通过第一原理全能量计算对半导体材料电子学性能的定量理解就是一例；另外，通过对聚合体流变行为的建模，实现了对热塑过程设计的改进。随着科学计算和可视化在功能上的日益强大与使用便捷，建模变得越来越普遍，不仅是仿真、分析和预测，还包括数据库生成和虚拟测试。 材料研究是一个异常活跃和多学科交织的领域[1]。大学、工业界和政府研究实验室中的科学家和工程师们在其中扮演了重要的角色。爆炸性增长的材料研究协会会议与期刊如MRS Bulletin和Nature Materials见证了这一点。也有一些杂志是针对材料建模与模拟的，如the Journal of Computer-Aided Design[2]和Modeling and Simulation in Materials Science and Engineering[3]，还有其它一些越来越多的会议论文集。 还有另外一个因素增加了材料建模的重要性，即政府部门注意到了模拟和建模是可靠的，能够作为实验验证的补充（并将最终取代之）。一些国防部、能源部资助的项目是针对高性能计算的开发与实现的，而这些高性能计算的目的是以更高的效率和更低的成本（有时候人员安全也是要考虑的）来实现目标任务。例如High Performance Computing Modernization Program[5]和the Accelerated Strategic Computing Initiative，后者是与the Science-Based Stockpile Stewardship紧密相关的，而这本身又是一个规模空前、责任重大的国家项目[6]。 由于材料建模的能力在深度和广度都在增加，因此材料的分子工程也变得更加切实。这是每个材料科学家和工程师长久以来的梦想，创造出来的新材料不仅性能优越、使用寿命延长、对环境影响小，而且不必考虑成本问题。尽管计算机辅助的材料设计落在计算机辅助的分子（药品）设计之后，它还是取得了重要的进展，尤其是在微电子、光学和磁应用方面的功能材料领域[7]。与之形成对比的是，对于结构材料来说，机械、热学和化学（合金，腐蚀等）等现象对可靠和具有预测性的建模提出了严峻的挑战。因此，对于理解和控制这些现象最有希望的方法是有效地将几种建模技术结合起来，每种技术只适合一种特定的长度和时间尺度。这个概念被称作多尺度材料建模。 在材料建模中的长度/时间尺度 在许多科学问题中，一个简单的物理现象可以通过几种层次或长度（时间）尺度来进行检验。例如，海浪冲上沙滩的复杂运动可以通过看电影的方式来观察，也可以观察构成波浪
超分子自组装材料的多尺度模拟研究方法 1.1引言 超分子化学是研究基于分子间非共价键相互作用而形成的具有一定结构和功能分子聚集体的化学，在与材料科学、生命科学、信息科学、纳米科学与技术等学科的交叉融合中，超分子化学已发展成超分子科学，是21世纪新概念和高技术的重要源头之一。相较于传统化学上所研究的共价键，超分子化学的研究对象是一些较弱且具有可恢复性的分子间相互作用，如氢键、金属配位、xπ堆积、疏水效应等，这些分子间弱相互作用是促进分子识别的关键，对超分子体系的分子识别和组装有着重要意义12。 超分子材料的性能取决于基本构筑单元的分子结构，在更大程度上依赖于这些构筑单元经过自组装得到的介观尺度聚集体的结构与相态，而自组装过程又是影响超分子聚集体结构及其功能的关键因素。超分子自组装过程的影响因素极其复杂，与传统凝聚态物质相比，超分子体系具有更高的流动性及环境依赖性，而正是体系热涨落及外部环境的约束性共同导致超分子体系的新行为，主宰体系演化的机制己从凝聚态物理传统的相互作用能量机制转变为动力学和熵效应的共同作用。外部影响因素或者体系自身的耗散作用能够驱动超分子体系自组装形成各种丰富的结构，从而具有不同的功能及应用范围。
超分子体系自身结构的特点使得体系演化速度慢、松弛时间谱分布宽4.例如，单链聚合物的空间尺度从化学键键长（100m）延伸到链旋转半径（103m），而相应的时间尺度从化学键的振动（10-15可延伸到整条聚合物链的松弛和扩散（105s）。如果考虑聚合物链之间的缠结效应，聚合物链的松弛时间会更长阿。超分子自组装过程也涵盖非常大的空间和时间尺度：超分子材料的形成需要从基本构筑单元的分子尺寸（10°m）过渡到典型有序功能结构的尺寸（10m），此外有序功能结构转变动力学往往发生在微秒或更长的时间尺度上10l对于超分子材料体系而言，由于实验手段的一些限制，许多情况下很难获得这些复杂分子结构在多个尺度上的结构及动力学性质。虽然计算机硬件和算法在近些年得到快速发展，计算机模拟已经成为在各个层面研究超分子自组装材料体系不可或缺的组成部分，但到目前为止还没有一种模拟方法能够同时描述超分子组装体系微观结构、介观组装形貌及宏观材料功能等多个尺度上的性质。因此建立有效的多尺度模拟方法，增强不同尺度模拟方法之间的衔接和信息传递是一项十分紧迫的任务，这也是发展多尺度模拟方法的核心目标。由于缺少单一的模拟方法应用于超分子材料体系的多尺度分析，因此发展多尺度模拟方法的主要任务是把不同尺度上的模拟方法进行完善，同时发展对这些单一尺度模拟方法进行有效连接的手段传统意义上的计算机模拟方法是 随着计算机的发明一起发展起来的。根据研究体系运动的确定性与否分为分子动力学方法21和蒙特卡罗方法1两大类。分子动力学方法是建立在经典力学基础之上，通过求解粒子的运动方程来模拟体系随