汽车和飞机在 20 世纪的大部分时间里推动着美国经济的发展。大规模生产、价格实惠的轿车和卡车,加上美国的公路系统,造就了美国的中产阶级,并刺激了城市和郊区的发展。美国战斗机帮助人们在世界和地区冲突中取得了许多胜利,美国飞机刺激了美国企业和美国跨国公司的发展。尽管交通运输在 20 世纪为美国人带来了和平与繁荣,但它有可能损害我们在 21 世纪的生活质量。随着汽油价格的上涨,我们意识到我们对外国石油的依赖越来越大,这种依赖威胁着我们的国家安全和经济健康。由于世界石油供应可能在 40 年后耗尽,我们必须找到更有效地使用汽油的方法,并依靠替代燃料来确保后代的交通运输需求仍能得到满足。我们的交通工具占全国能源消耗和二氧化碳排放量的三分之一,这可能会对气候的稳定产生不利影响。由于人口增长、经济繁荣以及由此产生的旅游热潮,我们的高速公路和机场拥堵情况越来越严重。高速公路交通污染威胁着我们大都市地区和国家公园的空气质量和健康。此外,我们必须不断应对高速公路安全威胁——从手机照片到汽车、电视、电视、电视、空调 ...
1 Froes, Francis 和 Rodney Boyer。2019 年。增材制造在航空航天工业中的应用。Elsevier Science。2 同上。3 McCue, TJ。2019 年。“3D 打印市场规模预计将飙升至 356 亿美元。”《福布斯》。3 月 27 日。4 Lord, Ellen M。2019 年。“指令型备忘录 (DTM)-19-006。”《使用增材制造 (AM) 支持物资保障的临时政策和指导》。5 George, Major Benjamin E。2014 年。3D 打印在空军中的应用 - 打破增材制造的迷思。麦克斯韦空军基地:空军大学 6 Scott, Alwyn。2017 年。“打印的钛合金部件有望为波音梦想飞机节省数百万美元的成本。”Reuters.com。4 月 10 日。7 Kellner, Thomas。 2018。“启动:通用电气成功测试了采用 3D 打印部件的先进涡轮螺旋桨发动机。”GE.com。1 月 2 日。8 Simpson, Joseph 等人。2019。增材制造在核反应堆核心部件中的应用考虑因素。ORNL/TM-2019/1190,橡树岭国家实验室。9 2014。“SpaceX 将 3D 打印部件发射到太空,创建打印的发动机舱。”SpaceX.com。7 月 31 日。10 2019。“更新:飞行中止静态点火测试异常调查。”SpaceX.com。7 月 15 日。11 “增材制造的 7 个系列。”Hybridmanutech.com。2019 年 12 月 30 日访问。12 2017。“高级工艺 - 定向能量沉积、粉末床熔合、粘合剂喷射。”比特变成原子 - 3D 打印和设计。4 月 30 日。13 Seifi, Mohsen、Ayman Salem、Jack Beuth、Ola Harrysson 和 John J. Lewandowski。2016 年。“金属增材制造的材料鉴定需求概述。”矿物、金属与材料学会杂志 66 (3): 747-764。14 同上。15 Brackens, Brian。2019 年。“空军成立新的先进飞机 PEO。”AF.mil。10 月 3 日。16 Insinna, Valerie。2019 年。“美国空军针对未来战斗机的激进计划可能会在 5 年内部署一架喷气式飞机。”DefenseNews.com。9 月 16 日 17 Roper, Will。2019 年。“星条旗。”3D 打印即将为军方节省数十亿美元。 12 月 26 日。18 国防部监察长。2019 年。“对国防部使用增材制造技术生产维持部件的审计。”报告编号 DODIG-2020-003。
导管水力发电(CH)为纽约(纽约)提供了一个独特的创新和可靠的机会,以促进可以并且应该追求的能源,经济,环境和社会可持续性。要在2040年实现NY的100%清洁能源的目标,他们必须部署所有可用的可再生能源(NYSS,2019年)。以及那些独立提供权力的人,纽约能源可持续性使命的下一个前沿将取决于其整合和杂交这些能源系统的能力。该州已经拥有一个强大的水力发电平台,为历史上强大的基础提供了扩展。ch利用了水分配系统不仅需要能量,而且可以同时产生它的事实。ch是在先前存在的供水基础设施中掺入水力发电涡轮机,旨在从管道,渡槽和运河等水导管中收回否则浪费的能量。各种私营部门都取决于这些系统,包括市政废物和饮用水设施,农业以及制造业,食品加工,采矿和热电学等行业(Doe&Ornl,2019)。供水系统通过给定导管内的压力产生过多的能量,通常会损害基础设施。例如,管道可能破裂,运河壁侵蚀,从而导致昂贵的维修和维护时间(Doe,2015年)。为了限制这种潜在的降解,需要耗散设备,例如减压阀(PRV),流控制阀(FCV)和导管滴。2。这些压力控制也构成了能量收获的位点,通常位于可以捕获水力发电的位置(DOE,2015年)。目前,由于这些设备将其从基础设施中删除,提供了利用预先生成的可再生能源来源的机会,并降低了过多的压力以避免基础设施损失。尽管这些水电热点可能提供单独的能量,但捕获所含的电力对于非偶然性现场能源回收以及集体经济,社会,社会和环境利益来说都是非常值得的。总体而言,CH通过提供六个共同利益提供了整体可持续性吸引力:1。该技术在联邦一级具有监管优势,因为容量少于40兆瓦的系统免于FERC许可和许可程序,仅需要“短期”意图在30天内获得联邦批准的通知。导管水电在环境方面是独特的,因为它在现有的水管理基础设施中的安装不需要额外的土地利用更改或新的环境开发。相反,它可以减轻温室气体(GHG)污染,以与人类健康一起支持环境,并有助于全球脱碳。
DOE:能源部、DOD:国防部、NREL:国家可再生能源实验室、NETL:国家能源技术实验室、ORNL:橡树岭国家实验室、AFRL:空军研究实验室、AFTC:空军测试中心、HAFB:霍洛曼空军基地、MHPCC:毛伊高性能计算中心、UTEP:德克萨斯大学埃尔帕索分校、GFDL:地球物理流体动力学实验室、MHD:磁流体动力学、HPC:高性能计算研究资助的研究活动● UTEP(PI Kumar、Bronson、Sharma、Tandon、Tosh)、UNM(Lead、PI Vorobieff)、NMSU、NMT、PVTAMU V 和 Sandia(PI Tezaur)。,“里奥格兰德百亿亿次级模拟高级研究联盟 (Grande CARES)”,DOE NNSA MSIPP,2022-27,500 万美元(UTEP 125 万美元) ● V. Kumar (PI),“6 马赫钝拱顶的边界层转变测量”,AFOSR,2022-24,65 万美元 ● V. Kumar (PI),扩大国家高级建模与仿真基金会,DOE/ASCR,2022-23,4.4 万美元 ● A. Bronson (PI)、V. Kumar (Co-PI)、O. Cedillos (Co-PI),“HF 合金熔体反应润湿形成 B4C 填料床陶瓷复合材料”,AFOSR,2021-2024,45 万美元 ● V. Kumar ( PI )、R. Edmonds (合作者 - 霍洛曼空军基地),“HHSTT 雪橇水制动现象的 CFD 建模”,AFOSR, 2019 年 6 月 - 2022 年 12 月,360,000 美元(AFOSR 270,000 美元)● V. Kumar(PI)、V. Tandon、B. Calvo,“探索适合 14-21 岁残疾学生的 STEM”,德克萨斯劳动力委员会 (TWC),2022 年,60,000 美元● V. Kumar(PI)、V. Tandon、B. Calvo,“探索适合 14-21 岁残疾学生的 STEM”,德克萨斯劳动力委员会 (TWC),2021 年,65,000 美元● V. Kumar(PI)、N. Agarwal(共同 PI),“探索适合 14-21 岁残疾学生的 STEM”,德克萨斯劳动力委员会 (TWC),2020 年,64,000 美元● V. Kumar(PI)、N. Agarwal(共同 PI),“探索适合 14-21 岁残疾学生的 STEM”,德克萨斯劳动力委员会(TWC),2019 年,32,000 美元 ● V. Kumar (PI)、N. Agarwal (Co-PI),“探索针对 14-21 岁残疾学生的 STEM”,德克萨斯劳动力委员会 (TWC),2018 年,26,000 美元 ● C. Ramana (PI)、V. Kumar (CO-PI)、A. Bronson (CO-PI)、D. Hodges (CO-PI),“收购原子层沉积系统以实现用于极端环境应用的先进高电气强度材料”,AFOSR,2019-20 年,590,000 美元 ● V. Kumar ( PI )、R.Gudimetla (合作者 –AFRL),“遥感和成像物理学:开发深湍流对长路径激光传播影响的新指标”,AFOSR,2017 年 5 月 – 2020 年 5 月,150,000 美元 ● A. Bronson (PI)、V. Kumar (Co-PI),“Hf-Ti-Me 合金熔体与 B4C 的计算实验反应润湿”,AFOSR,2017 年 8 月 15 日 – 2020 年 8 月 14 日,668,710 美元(AFOSR 45 万美元)● V. Kumar (PI)、W. Spotz(合作者 – Sandia),“流化床实验的高保真计算模型”,NETL - 能源部-化石能源,2015 年 9 月 1 日 – 2018 年 8 月 31 日,400,000 美元● V. Tandon (PI)、V. Kumar (Co-PI)、N. Soheil (Co-PI)、C. Ferregut (Co-PI)、W. Stern - GFDL (合作者),● V. Kumar (Co-PI),“了解气候变化对德克萨斯州交通系统的影响和成本”,TxDOT,2015 年 9 月 - 2017 年 8 月,25 万美元 ● V. Tandon (PI)、V. Kumar (Co-PI),“了解气候变化对公路水力设计程序的影响”,SPTC 研究、教育和推广支持,2015 年 11 月 1 日至 2017 年 10 月 31 日,9 万美元 ● V. Kumar (PI),“Sunshot 粒子接收器项目:近黑体、封闭式粒子接收器与流化床热交换器集成”,分包(NREL、DOE),2014 年 12 月 - 2015 年 3 月,27,808 美元
本概况文件概述了美国能源部先进材料和制造技术办公室 (AMMTO) 跨领域高性能材料研究、开发和演示 (RD&D) 投资机会的建议。该概况由下列人员制定:下一代材料与工艺 (NGMP) 恶劣环境材料技术经理 J. Nick Lalena;爱达荷国家实验室 (INL) 代表 Emmanuel Ohene Opare、Gabriel Oiseomoje Ilevbare 和 Anthony Dale Nickens;国家可再生能源实验室 (NREL) 代表 Kerry Rippy 和 Dennice Roberts;橡树岭国家实验室 (ORNL) 代表 William H. Peter、Amit Shyam、Sebastien N. Dryepondt 和 Yarom Polsky;太平洋西北国家实验室 (PNNL) 代表 David W. Gotthold 和 Isabella Johanna van Rooyen;以及 BGS 顾问 Stewart Wilkins。整个部门和这些国家实验室的成员都为该概况做出了重大贡献。其他贡献者包括 AMMTO 的 Alexander Kirk、Huijuan Dai、Diana Bauer 和 Chris Saldaña;AMMTO 承包商 Matt Roney 和 Dwight Tanner;核能办公室 (NE) 的 Dirk Cairnes Gallimore;汽车技术办公室 (VTO) 的 Jerry Gibbs;风能技术办公室 (WETO) 的 Tyler Christoffel;水力技术办公室 (WPTO) 的 Collin Sheppard 和 Colin Sasthav;地热技术办公室 (GTO) 的 Kevin Jones 和 Douglas Blankenship;太阳能技术办公室 (SETO) 的 Kamala Raghavan 和 Matthew Bauer;氢能和燃料电池技术办公室 (HFTO) 的 Nikkia McDonald;阿贡国家实验室 (ANL) 的 Aaron Grecco;以及国家可再生能源实验室 (NREL) 的 Shawan Sheng 和 Jonathan Keller。学术和工业界的贡献者包括博伊西州立大学的 David Estrada;科罗拉多矿业学院的 Zhenzhen Yu;西北大学的 Scott Barnett;德克萨斯 A&M 大学的 Don Lipkin;加州大学洛杉矶分校/高级研究计划署 E 项目的 Laurent Pilon;匹兹堡大学的 Albert To;田纳西大学诺克斯维尔分校的 Steven John Zinkle;弗吉尼亚大学的 Elizabeth Opila;西弗吉尼亚大学的 Shanshan Hu;阿勒格尼技术公司的 Merritt Osborne;Bayside Materials Technology 的 Doug Freitag;BWX Technologies, Inc 的 Scott Shargots 和 Joe Miller;Ceramic Tubular Products LLC 的 Jeff Halfinger;Commonwealth Fusion Systems 的 Trevor Clark;挪威船级社的 Chris Taylor;电力研究院的 David W. Gandy、Marc Albert 和 John Shingledecker;Equinor 的 Rune Godoy;Fluor 的 Gary Cannell;Free Form Fibers 的 Jeff Vervlied;通用原子公司的 Hesham Khalifa 和 Ron S. Fabibish;通用电气的 Lillie Ghobrial、Jason Mortzheim、Patrick Shower、Akane Suzuki、Shenyan Huang 和 Jason Mortzheim;哈里伯顿的 Kyris Apapiou 和 Thomas Pislak;Hatch 的 Gino de Villa;肯纳金属公司的 Paul Prichard。;林肯电气公司的 Badri Narayanan;金属粉末工业联合会的 James Adams 和 Bill Edwards;Metal Power Works 的 John Barnes;Pixelligent Technologies LLC 的 Robert J. Wiacek;雷神技术公司的 Alison Gotkin 和 Prabhjot Singh;Roboze 的 Arash Shadravan;Saferock 的 Torbjorn Vralstad;圣戈班的 John Pietras;斯伦贝谢的 Anatoly Medvedev;西门子公司的 Anand Kulkarni;钢铁贸易公司的 Doug Marmaro;泰纳瑞斯的 Gonzalo Rodriguez Jordan;巴恩斯全球顾问公司的 Kevin Slattery;Timet 的 WIlliam MacDonald;Timken Steel 的 Carly Antonucci;Ultra Safe Nuclear 的 Kurt Terrani;北德克萨斯大学的 Rajarshi Bannerje;以及福伊特水电的 Seth Smith。