傳熱學論文范文
時間：2023-03-21 01:29:42
導語：如何才能寫好一篇傳熱學論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
1.1開篇案例對于傳熱單元操作，可采用學生熟悉的氨的合成中脫除二氧化碳的生產工藝作為開篇案例。氨的合成中二氧化碳脫除的傳統流程如圖1所示[8]。一氧化碳變換后的原料氣經吸收塔底部的氣體分布管加入吸收塔，在塔內與碳酸鉀吸收劑進行洗滌，出塔凈化氣經分離器把氣體夾帶的液滴分離后進入下一工段。吸收液由吸收塔底部引出，經水力透平減壓后進入再生塔頂部。在再生塔頂部，溶液閃蒸出部分水蒸氣，然后沿塔向下流，在塔內與再沸器加熱產生的蒸汽逆流接觸，同時被蒸汽加熱到沸點并放出殘余的二氧化碳。而再生出來的碳酸鉀溶液經冷卻器冷卻之后并經泵加壓后進入吸收塔頂部循環使用。選用此工程案例作為開篇案例是基于下述三個原因：（1）我校的化工原理是在大二下學期開設。此前學生已到云峰合成氨廠進行了生產認識實習，對此工程案例比較熟悉，能較好的引起學生的興趣；（2）該生產案例中，涉及到三類換熱器（再沸器、冷卻器、冷凝器），與教學目標吻合較好；（3）該案例中，化工原理與化工工藝學緊密結合。提出此生產案例后，以學生為主體，讓學生簡述整個脫碳過程，并引導學生思考該生產過程中這些換熱器的作用，流體之間的換熱方式。然后，請學生歸納總結、教師補充說明加以延伸，即可完成開篇內容：（1）換熱在化工生產中的應用，（2）換熱器的類型，（3）冷熱流體換熱方式。之后，提出兩個問題留給學生思考：一是如何根據生產任務設計或選擇一臺換熱器。二是這些換熱器使用時間長了，換熱效果不好了，怎么辦。這些問題將在后續章節逐一解決。
1.2問題案例問題案例法，即教學中講授某一知識點前先列舉出工程中存在的實際問題，分析該問題產生的原因及解決該問題的方法，再引出知識點的教學方法。傳熱一章涉及知識點較多，講授時可采用問題案例法逐一進行。例如，對于保溫層的厚度問題，許多學生會習慣性的認為厚度越厚越好。為改變學生的習慣性思維，即可列舉如下實例進行教學。假設一鋼管規格，鋼管外壁溫度環境溫度鋼管外包熱導率為的保溫材料，以減少熱損失。已知保溫層外表面與環境的對流傳熱系數為保溫層與鋼管接觸良好。求保溫層厚度分別為10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm時，每米管長的總熱阻及熱損失。為節約時間，可將3-5位學生分為一組，每小組計算1個保溫厚度對應的總熱阻和熱損失。計算結果如表1所示。表1的數據顯示，在題設條件下保溫層厚度由10mm增至30mm時，總熱阻逐漸減小、總熱損失逐漸增大；當保溫層厚度從30mm增至70mm時，總熱阻逐漸增大、總熱損失逐漸減小。則保溫層厚度從10mm增至70mm時，總熱阻和總熱損失均存在一個拐點，對應的總熱阻最小、熱損失最大。此點對應的保溫層厚度稱為保溫層的臨界厚度。計算表明，上述題設條件下的臨界保溫層厚度為28mm。原因可由熱損失公式（其中為熱阻）可知，當保溫層厚度增大時，一方面是導熱熱阻增加，另一方面是對流傳熱熱阻減小，因此保溫層厚度存在臨界厚度。當保溫層厚度小于其臨界厚度時，隨著厚度的增加，總熱阻減小、總熱損失增大；在此期間增加保溫層厚度并非是越厚越好。當保溫層厚度大于其臨界厚度時，隨著厚度的增加，總熱阻增大、總熱損失減小。鑒于經濟和管道體積的考慮，實際生產中需通過計算，再選取合適的保溫層厚度。
1.3綜合案例綜合案例法即在每章（或每個單元操作）的結尾，列舉出該單元操作的工程設計（或工程改造）實例，提出需要解決的工程問題，引導學生綜合利用本單元操作所學知識，解決該工程設計（或工程改造）問題。在傳熱單元操作講解的最后一堂課，提出如下生產案例：在某化工產品的生產裝置中，混合液在分解塔中進行反應時，放出大量的熱量。若不及時移走，分解塔內溫度將繼續上升，會產生過量焦油。這不但會使產品質量下降，堵塞管道，甚至造成事故。國內該類生產裝置大都采用蒸發冷卻的方式轉移反應熱（即塔內溫度靠液體自身蒸發來維持，一般維持在88℃左右）。也有部分工廠采用外循環冷卻的方式（將塔內液體用泵抽出，經塔外一雙管程換熱器用冷卻水冷卻后循環回分解塔）轉移反應熱。所用換熱器主要參數為：殼徑1m，雙管程，換熱管，換熱管根數370根，總傳熱面積100m2。該廠欲將塔內溫度降至60℃，這一改變要求冷卻器熱負荷增至4×105kJ/h。將此案例加以描述和說明后，讓學生對這一案例提出實際的解決辦法。根據班級學生數，將學生按5-7人一組，課堂上用10-15min時間進行分組討論。之后，小組派代表闡述解決方案，其它小組可質疑和提問。經小組討論，教師點評，最終形成如表2所示的四種方案。經分析可知，得出方案D是可行的。得到這一結論并不意味著案例分析就結束了。最后也是最重要的一步，是教師引導學生總結歸納出具有普遍規律的理論知識，也就是“從例到理”。此案例表明，考察一臺換熱器的工作能力不能單純只考慮其傳熱面積，傳熱面積和總傳熱系數的乘積KA才能真正代表一臺換熱器的工作能力。因為存在如下關系：A—管數或者殼體體積—流速—傳熱系數。因此，列管換熱器的K和A值之間往往存在“此漲彼消”的關系。傳熱面積過大往往由于流體流量的“不匹配”而導致K值降低，換熱效果降低了。
2案例教學的啟示
案例教學在一定程度上彌補了傳統教學的不足，可提升學生的學習興趣。一個好的案例一定要源于生產和生活，又不能脫離教學內容與教學目標。案例中既包含對實際問題的描述，又暗含一定的科學問題，讓學生參與分析并解決此實際問題。案例教學不但可使學生快速鞏固理論知識，還培養了學生解決實際問題的能力。采用案例教學時，要正確處理好案例教學與理論教學的關系。案例教學只是眾多教學方法中的一種，不能用案例教學完全替論教學，而應在一定的理論基礎上加以實施。案例教學中，應注重以學生為主體，讓全體學生參與問題的分析與解決，最終總結歸納得出具有普遍規律的理論知識，做到“從例到理”，使學生明白理論知識源于實踐。當學生掌握了理論知識后，又要從理論的高度重新審視工程案例，做到“從理到例”，培養學生理論指導實踐的方法。真正實現“以學生為主體，以能力培養為核心”的實踐教學理念。
3結語
篇2
關鍵詞：傳熱強化與控制 課程建設 教學方法 考核手段
中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）01（a）-0098-02
熱環境控制課程是熱能與動力工程專業一門專業課，也可作為航天、機械、電子、化工類相關專業的選修課。課程的教學目的是使本科學生在學習了大學傳熱學中的傳熱基本原理基礎上，進一步了解、掌握對相關工程技術中傳熱過程進行強化與控制的原理思路與技術方案，擴大知識面，培養根據基本原理進行技術研發、創新的能力。課程教學以課堂講授為主，輔之以適當的課堂討論。通過資料搜集、分析整理、評判，培養學生主動獲取知識能力；通過學生自主擬定設計題目、進行論證與初步設計訓練，達到教學目的。
熱環境控制課程的特點是屬于新開設課程、無合適教材、涉及面廣、無習題；接近研究生選修課、要求學習主動性；需查找文獻、大量閱讀，發揮主動性進行課程設計、撰寫論文；與一般專業課的課程設計訓練不同，主要考察主動性、創新性。本課程的教學正是圍繞培養能從事熱動系統設計、制造、運行管理和經營銷售等方面工作的高級復合型技術人才展開的，結合我校本科教學要點“以學生為本、以教學為教師第一要務，重點推進教學方法和考試方法改革”，依照培養高質量復合型人才的人才培養目標，以教學與科研一體化為教學思想，為深化教學改革進行了積極的探索，并從中獲得了一些有益的啟示。
1 教學與科研一體化的教學思想
熱環境控制的教學與科研是相對獨立又是一個具有內在聯系的、不可分割的統一體的兩項活動，在適宜的條件下，兩者可以得到強化，并相輔相成、互為促進。高校教學與科研一體化的基本思想基于建設具有地方工科特色的現代教育教學，以科研項目為依托，堅持側重工程和應用的研究型教學和科研思想，致力于教學與科研一體化的探索和實踐，使教學促進科研，科研服務教學。教學與科研一體化的教學思想在熱環境控制課程教學中體現為：通過理論的教學、科研活動和課程設計等，使學生適度地參與相關的科研項目中來，既可以鞏固學生的理論基礎，又可以加強本科生教育與實際課題的聯系。熱環境控制課程的教學目標、教學進程和教學方法都是按照這種教學思想進行。
教學組主持完成和正在進行的課題有973課題、863課題、國家自然科學基金項目等縱向課題，也有和航天院所、公司企業之間的橫向課題。這些課題涉及了強化換熱、計算傳熱及多相流動和相變換熱等各研究方向。通過科研活動不僅提高了教師的科研能力和學術水平，開拓了教師的知識面，同時為教學提供了第一手科學前沿資料，豐富了教學內容，提高了教學水平。課堂教學時，授課教師注重聯系實際及本人的科研成果和他人的科研成果，使授課變得更加生動活潑，從而提高了教學質量。如，圍繞863課題中近地空間飛行器熱控和熱防護研究，從課堂教學、理論教學、實踐教學等多方面設計了教學內容和教學方法。在課堂教學中，把項目的內容（包括近地空間飛行器的工作原理、熱環境和特有熱控系統設計思路和方法）融入到導熱強化與控制原理、對流傳熱強化與控制原理、輻射換熱強化與控制原理、耦合換熱與傳熱過程的強化與控制、新技術領域中的傳熱強化與控制問題等章節中，同時利用部分課堂時間開設了幾個由淺入深的專題學術講座。為了增加學生的感性認識，利用學生業余時間，帶領學生參觀相關的科研實驗平臺，通過一系列教學，學生不但理解了熱環境控制課程的基礎理論知識，真正把傳熱學理論知識拓展到實際應用中來。同時也了解了科研的基本程序、基本方法，鍛煉了學生的動手能力和思維能力，為將來參加社會工作或科研工作奠定了堅實的基礎。
2 現代與傳統相結合的多樣化教學方法
多媒體技術教學，已在眾多課程中得到了大量的運用。但在實際應用過程中，多媒體技術輔助教學也存在一些弱點和缺陷。例如，多媒體教學容易分散學生的注意力等，因此，本課程靈活運用現代教學手段和傳統教學手段，像錄像、小黑板、多媒體、課程互動討論、學生上臺講等多種教學手段，有效地提高學生上課的注意力，調動學生課上主動性和課后思考的學習積極性，并且培養了學生的獨立思考能力。教學的主要內容、授課教案等都可以在網站上瀏覽，學生可以通過網絡了解該課程的主要內容。網上教學與答疑可以通過傳熱學精品課程網站（資源共享課）進行。為了增強教師與學生的聯系，解決學生對于該課程存在的一些疑問，并及時了解學生對于本課程的反響，我們還開設了微信群和QQ群進行教學討論和答疑交流；另外網站設置了資源共享區，為授課教師與學生之間建立了資源共享的渠道。
講解課程時，積極引導學生從實際問題出發，學習理解基本概念、基本理論和基本計算方法。為使學生更好地理解和掌握課程基本知識，講解的例題都與實際生活和科研項目相聯系。比如講解緒論的時候，筆者在講課時問學生，人們在冬天一只手握鐵棒另一只手握木棒時，為什么感覺握鐵棒的手比握木棒的手更冰冷？為什么蔬菜大棚里的溫度比大棚外的溫度高？神舟飛船是如何克服大氣燒蝕返回地面的？于是學生就有了反應，開始思考。這樣一來，自然而然，老師就把學生引入下面要介紹的導熱強化、對流換熱強化和輻射換熱強化等基本原理和控制手段。通過這些問題的提出，學生可以知道學習這門課以后，能夠運用所學的相關知識解決哪些實際問題，學生帶著問題學習，就不會盲目，大大激發了他們學習這門課程的興趣，引導學生從傳熱學的角度去發現、分析和解決實際工程問題，真正學會如何利用傳熱學知識去控制熱環境。
3 N+1的考核手段
考試方式改革如何客觀、公正、有效地考核學生，如何摒棄一張考卷定乾坤的現象，一直是廣大教師探討的問題。對于絕大多數大學課程來說，尤其是一些工科課程，我們所要考查的決不是學生記憶公式的能力，而是學生綜合運用知識分析和解決問題的能力。因此，怎樣通過考試來考查學生綜合運用傳熱學知識分析和解決問題的能力就很值得我們思考。為此，我們設計了N+1全方位多層次的考核辦法，辦法的內容如下：
（1）課堂提問，考核學生學習情況、表達能力與課堂出勤情況，以提高學生聽課的積極性和思考問題的獨立性。
（2）平時小測驗，考核學生知識積累能力與平時的學習態度。
（3）課程設計，考核學生綜合運用知識分析和解決問題的能力。
要求：構思、提出一種熱環境控制技術方案，并進行基本的論證。沒有應用領域限制，充分發揮。最后經過老師評定較好的方案將有機會上臺展示并講述5～10分鐘。
（4）課后資料查閱，鼓勵學生積極思考，通過文獻了解專業領域的最新進展，激發學生的學習興趣。
要求：自擬題目，要求圖文并茂，按正規學術論文形式撰寫，必須有自己的觀點或認識。可選擇下列之一：①針對某一工程領域的熱環境控制技術，進行文獻資料綜述、評價、分析，每人至少查找20篇國內外較新的論文（近10年）、技術報告及應用介紹。②針對某一傳熱方式的熱環境控制技術在不同領域的應用發展，進行文獻資料綜述、評價、分析，每人至少查找20篇國內外較新的論文（近10年）、技術報告及應用介紹。
（5）期末考試采取閉卷形式，進行基本概念、原理考試，加深學生對傳熱學和傳熱強化與控制的理解。
4 結論
熱環境控制是一種改善傳熱性能的先進科學技術。通過對熱環境控制的學習，使學生了解如何改善提高熱傳遞的速率，以達到利用最經濟的設備來傳遞規定的熱量，或是用最經濟的冷卻來保護高溫部件安全，或是用最高的熱效率來實現能源合理利用。不僅為專業知識拓展提供有效的手段，也是培養和提高學生分析問題和解決工程實際問題能力的重要環節。
我們對“熱環境控制”課程教學方法的進行了探討，主要目的就是提高教學效果，充分調動學生學習本課程的主動性和積極性，使他們在有限的學習時間中掌握熱量傳遞的高效途徑和控制方法，為后繼的專業課學習提供必要的基礎理論知識，同時培養和提高學生分析解決工程問題的能力。
參考文獻
[1] 郭永輝，王子云.關于《傳熱學》課程教學改革之我見[J].制冷與空調，2004（1）：69-70.
[2] 尹先清，李賡.化學反應工程教學方法探討[J].長江大學學報：社會科學版，2010，33（5）：32-33.
[3] 周繼軍，張敏，施偉，等.傳熱學課程建設實踐與教學改革[J].中國現代教育裝備，2009，2.
篇3
關鍵詞：螺旋盤管 曲率半徑 螺距 fluent
中圖分類號：TE08文獻標識碼： A
引言
螺旋盤管管構造獨特，可以利用離心力來抑制污垢的生長，起到自清洗作用。螺旋盤管換熱器充分利用空間進行設計，管內通道與管外通道均為螺旋狀流體通道，一次介質與二次介質均可旋流運動進行熱交換，傳熱系數較高，結構緊湊、空間利用率高，換熱面積大大增加，而且占地面積很小[1]。本文對螺旋盤管換熱器進行研究，研究螺旋盤管的結構對換熱器換熱系數和流動性能的影響。
螺旋管中的流體在離心力的作用下，呈現三維網狀流動或不規則螺旋流動，增強了流體邊界層、換熱邊界層的擾動，使邊界層變薄，強化對流換熱。而且在離心力的作用下，污水中的雜質輕易被帶走，具有自清洗功能，避免了頻繁清洗，在一定程度上解決了污水中雜質沉淀造成的換熱器堵塞、換熱效率降低等問題。
1、影響螺旋盤管換熱器性能的因素
螺旋管管內為強制對流換熱，換熱系數由Dittus-Boelter公式[2]計算：
加熱流體時，n=0.4，冷卻流體時，n=0.3。此關聯式僅適用于平直管道，對于螺旋管，需要進行修正。工程上一種實用的做法是，應用上述準則式計算出Nu數后再乘以一個螺旋管修正系數cr。對于液體，，R為盤管曲率半徑。
選定介質及換熱器材料后，對換熱系數有直接影響的參數有：換熱管管徑d、螺旋管曲率半徑R、螺距b。螺旋盤管式換熱器的一個優勢就是可以充分利用空間，若螺距過大會導致空間利用率低，同時根據文獻[3]資料可知，螺距相對曲率半徑來說，對換熱效率及壓強損失的影響相對較小，因此先研究曲率半徑對螺旋管換熱效果的影響，再研究螺距的影響。
2、螺旋盤管換熱器傳熱模型
2.1模型建立過程的數學描述
2.1.1模型假設
為了使數值模擬結果更能準確真實地反映螺旋盤管強化換熱過程，根據流體動力學和傳熱學等理論基礎，對管內的流動與傳熱進行簡化假設。在研究流體流動規律時，文中做了如下假設：
（1）螺旋管管內流體為不可壓縮的牛頓流體，流動過程為充分發展階段的三維定常湍流流動；
（2）流體的各項物性參數不隨溫度發生變化；
（3）傳熱過程為穩態。
2.1.2坐標系的建立
根據以上假設，在螺旋盤管換熱器的流動換熱過程中，建立以r、θ、z為變量的柱坐標系， r代表徑向，從圓心向外指為正；θ代表切向，根據右手法則，大拇指指向z軸方向，四指指向為切向的正向；z代表軸向，向上為正。
流速在三個坐標方向r、θ、z上的分量分別為u、v、w，流體壓力為 p，密度為常數。螺旋盤管物理模型參數如下：管徑d，曲率半徑R，曲率直徑D，螺距b，螺旋升角。
2.1.3判斷流型
管道內流體狀態分為層流和湍流，層流的各流層間互不混合，只存在黏性引起的隔層流間的滑動摩擦阻力；湍流流體在沿管軸向流動的同時，伴著大小不等的渦體動蕩于各層流之間，流體體質點彼此碰撞、混合。層流是只有軸向速度而徑向速度為0，紊流時則出現了徑向脈動速度，湍流阻力比層流阻力大得多。
管內流體流態的判別準則――臨界雷諾數Recr，若Re≤Recr，則為層流；若Re≥Recr，則為湍流。流態判斷的關鍵在于臨界雷諾數的求解，而螺旋盤管的臨界雷諾數的計算不同于直管。1959年Ito給出了螺旋管道中流體臨界雷諾數的計算公式[4]：
2.2螺旋管內控制方程的建立
湍流對流傳熱問題的控制方程包括連續性方程、動量方程、方程和能量方程。控制方程的通用形式為[5]：
連續性方程：
動量方程：
k-ε方程：
能量方程：
3、模擬求解過程
3.1曲率半徑對流動與換熱的影響
綜合考慮換熱效率與壓強損失，本研究換熱管選用DN25的銅管，螺距為35mm，保證換熱面積一樣，分別模擬以下四種曲率半徑，換熱面積A=0.222m2。
（a）R1=45mm、n1=10；（b）R2=60mm、n2=7.5；（c）R3=75mm、n3=6；（d）R4=90mm、n4=5
將以上四種模型進行求解，模擬條件：螺旋管為銅管，壁厚取為2.5mm，取管壁溫度t=27℃；模擬時定義成速度進口，壓力出口，螺旋管的進口溫度40℃；取管內流體流速為1.0m/s。將模擬得到的數據進行分析計算，繪制出換熱系數、壓強損失隨曲率半徑的變化曲線圖，如圖1所示。
圖1 傳熱系數、壓強損失隨曲率半徑的變化
根據圖1可知：在速度、管徑、螺距一定的情況下，傳熱系數隨曲率半徑的增大而減小，壓強損失也隨著曲率半徑的增大而減小，這是由于管道趨于平緩，離心力導致的脈動程度降低。曲率半徑由90mm減小到45mm，傳熱系數升高了4.2%，而壓強損失增加了23%，壓損增大的速度遠大于傳熱效果提高的速度。由圖可以發現，當曲率半徑由45mm增大到60mm時，壓強損失急劇下降，下降了13.8%，而傳熱系數下降了1.7%，相對其他情況，在曲率為60mm左右時螺旋管性能較優。
3.2螺距對流動與換熱的影響
模擬條件：換熱管為DN25銅管，曲率半徑D=60mm，換熱面積A=0.2m2，管壁溫度t=27℃，管內進口溫度40℃，速度進口，壓力出口，流速1m/s。分別模擬螺距為35mm、45mm、55mm、65mm時的情況。對以上四種模型進行求解，并繪制出換熱系數、壓強損失隨曲率半徑的變化曲線圖，如圖2所示。
圖2 傳熱系數、壓強損失隨螺距的變化
根據圖2可知：在速度、管徑、曲率半徑一定的情況下，傳熱系數隨著螺距的增大而增大，但是增大的幅度很小，螺距為55mm時，比螺距為35mm時換熱系數提高了1.17%，說明螺距對換熱系數的影響不大；在速度、管徑、曲率半徑一定的情況下，壓強損失隨螺距的增大而增大，螺距為65mm時，比螺距為35mm時壓降提高了5.3%。
螺距大了雖然換熱效果稍有提高，但是相應的壓損也大了，不利于節能，而且由于壓損增大的程度比傳熱系數要大。綜合以上分析，同時為了充分利用換熱器空間，體現螺旋盤管換熱器的優勢，在設計換熱器結構時，取螺距為35mm左右比較合適。
參考文獻
[1]姜芳芳.水在螺旋盤管內的換熱及流動特性研究[D].西安科技大學碩士學位論文,2013.
[2]楊世銘,陶文銓.傳熱學第四版.北京:高等教育出版社,2006.
[3]徐洪濤.螺旋管道內的流動阻力和傳熱性能研究[D].華東理工大學碩士學位論文, 2010.
[4]H.Ito, Friction factors for turbulent flow in curved pipes.J.basic R Eng.Ser.D.,1959,81: 123-134.
[5]陶文銓.數值傳熱學第二版.西安:西安交通大學出版社,2001.
篇4
案例教學作為一種行之有效且目的明確的教學方法，以行動為導向越發受到人們的關注和青睞。作為一種歸納教學法，案例教學作為未來教學改革的趨勢已不可動搖，盡管它不可能完全取代傳統的演繹式的教學模式，卻是一種培養應用型人才的良好途徑。案例教學應用的成功與否很大程度上取決于典型案例的選取，要求典型案例既能體現對基本理論知識的理解和掌握，又要充分提高學生的實際動手能力。而在電力電子技術為課程的背景下，學生需要應用所講的知識來解釋典型案例所產生的結果，把案例進行模塊化分解，摒棄對每個模塊進行詳細的研究和探討，最后對各個模塊的結果進行整合，才能形成對典型案例較為完整的研究體系[2]。
二、基于MATLAB/Simulink的課程設計
“電力電子技術”這門課是電氣工程與自動化專業的基礎學科之一，課程有幾個特點：教學理論性強、波形變化分析復雜、課程教學枯燥，學生理解困難；系統模塊化特點鮮明、模型參數化明顯，實驗項目相對獨立；項目設計綜合性強、技術應用廣，實際開發的案例比較成熟[3]。教師在分析電子器件的特性和電子電路的工作原理時，需要觀察波形圖的變化來闡明工作過程。傳統的教學方式中，由于電子電路變換器部分的電路拓撲形式多種多樣，如果僅是手繪波形或者多媒體展示波形，教師講解起來費時費精力，學生也不能清楚的掌握分析波形圖變化的原因。所以在多媒體教學中引入仿真教學是必要的環節，通過仿真電路，學生可以把變換器的工作原理和物理波形結合在一起理解，使抽象的電路明了簡潔，仿真還可以分析更加復雜的電路并且對電路進行改進和創新。在課程設計中利用MATLAB/Simulink軟件可以有效地構建出與實際相符合的案例，教師在教學中通過仿真實例可以輕松解決波形抽象原理復雜的問題。Simulink非常適合于電力電子系統及電力拖動控制系統的仿真，并且具有其他一些軟件所沒有的特點，仿真系統完全是由用戶利用系統提供的基本模塊來構建的，系統的各個參數和仿真參數也可以由用戶自行修改，并且用戶可以對仿真結果進行多種分析和輸出，教師可以直觀展示各種參數變化對電路圖波形的影響，學生改變器件參數值，可以自己對比分析不同參數設計下的仿真結果。這種交互性非常適合于高校相關課程的教學科研，學生通過這種交互性加強對理論知識的理解和掌握，也可以用來完成實驗和作業[4]。以風力發電課程設計為例，教師首先要分析電路的組成和工作原理，指導學生利用仿真平臺搭建數學模型，然后一步一步建立各部分電路仿真模型，該電路的仿真過程可以分為建立仿真模型、設置模型參數和觀察仿真結果。學生需將案例進行模塊化分解，就每個模塊結合基礎理論知識進行分析和研究，并進行實際動手調試，尋找各個模塊之間的聯系紐帶，將所有模塊有機結合起來，完成對典型案例的研究[2]。
三、風力發電課程設計案例
電力電子技術在解決能源與環境的問題上做出了相當大的貢獻。風能作為一種綠色能源，風力發電的過程就是機械能轉換為電能的過程，其中風力發電機及其控制系統負責將機械能轉換為輸送電網的電能，這一部分是整個系統的核心，所以說風力發電的核心技術是電力電子技術，其能量轉換部件和控制電路都包含有電力電子器件。由于中小功率風電系統中電機側一般為不控整流，并且永磁同步發電機一般都為低轉速電機，在低風速下發出的電壓有限，不能滿足并網逆變的條件，需要對其進行升壓，因此，中小功率風電系統中常見的拓撲結構為不控整流器+升壓斬波器+網側逆變器。風力機將風能轉換為機械能，帶動永磁同步發電機轉動，發出的三相不定頻交流電通過二極管不控整流器整流為電壓不定的直流，然后經過升壓斬波器的作用，將直流電壓抬升至可以進行網側逆變的數值，并且通過網側變流器的控制，使直流側電容保持恒壓。網側變流器將直流電逆變為與電網電壓同頻同相的三相交流電饋入電網[5]。課程設計案例中利用MATLAB工具，對永磁同步風力發電系統及并網控制系統進行仿真研究。所研究的仿真系統由永磁同步風力發電機、不可控整流器、升壓斬波、DC-AC并網逆變器部分組成。學生可以把該風力發電仿真模型分成同步發電機仿真模塊、斬波變流器仿真模塊和逆變仿真模塊，就每個模塊運用理論知識進行仿真，最后將各模塊結合起來達到整個案例體系的研究。永磁同步發電機額定參數：電壓700V，功率2750kW，電流2270A，功率因數0.95，速度16rpm，頻率16Hz，極對數2p＝120，電阻R＝5.97m-Ohm，電感Ld=Lq=1.0757mH。風力發電課程設計案例系統仿真框圖如下圖所示：1.同步發電機仿真永磁同步發電機仿真主要是依據實際系統參數，研究在一定速度驅動下帶三相電阻負載的永磁同步發電機發電輸出特性。仿真模型如圖2所示，仿真結果如圖3和4所示。仿真論證了實際電機參數下所達到的額定輸出電壓、電流值及輸出的正弦特性、頻率特性。2.斬波變流器仿真升壓斬波變流器仿真主要是研究升壓斬波部分的變壓調節功能。仿真模型如圖5所示。升壓斬波電路的輸入設定為一定電壓信號輸入，通過占空比控制，輸出穩定的期望輸出電壓，仿真結果如圖6所示。系統仿真表明：調節控制脈沖的占空比可以實現輸出電壓幅值的跟蹤控制。3.逆變器仿真并網逆變器仿真主要是研究并網逆變部分輸出調節特性，在給定輸入直流電壓，帶三相負載的逆變器離網運行特性。仿真模型如圖7所示，仿真波形如圖8所示。仿真結果表明：逆變器輸出電壓為50Hz基波主頻分量的脈沖調制波形，經部分濾波后為50Hz正弦波電壓，在一定濾波和電阻負載下電流為正弦波。此課程設計案例根據現場實際運行的2.5MW直驅永磁同步風力發電機系統參數，對并網控制系統各個模塊進行了仿真研究，得出一定速度驅動下帶三相電阻負載的永磁同步發電機發電輸出特性，仿真論證了電機參數下輸出電壓、電流的正弦特性、頻率特性；升壓斬波部分的仿真表明調節控制脈沖的占空比可以實現輸出電壓幅值的跟蹤控制；并網逆變部分的離網仿真表明逆變器輸出電壓為50Hz基波主頻分量的脈沖調制波形，經部分濾波后為50Hz正弦波電壓，在一定濾波和電阻負載下電流為正弦波。此案例的仿真結果達到預期的效果，為學生實際應用能力的提升得到良好的體現。
四、結語
篇5
關鍵詞：暖通空調；碩士研究生；創新；體系；構建
中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）07-0117-02
一、引言
研究生創新意識、創新精神、創新能力的培養是研究生教育的核心，國內外高等學校對此都非常重視。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》指出，大力推進研究生培養機制改革。建立以科學與工程技術研究為主導的導師責任制和導師項目資助制，推行產學研聯合培養研究生的“雙導師制”。實施“研究生教育創新計劃”。加強管理，不斷提高研究生培養質量。因此，如何將供熱、供燃氣、通風與空調工程（簡稱暖通空調）學科的研究生培養成思路開闊，思維敏捷，創新意識強，能敏銳地感知新事物，發現新規律，開拓新領域，想前人所未想，創他人所未創的優秀人才，是高等教育工作者義不容辭的責任。
二、暖通空調專業研究生培養目標
在碩士研究生培訓方案中，土木工程一級學科下，有6個二級學科：巖土工程，結構工程，防災減災工程及防護工程，橋梁與隧道工程，供熱、供燃氣、通風及空調工程，市政工程。其中供熱、供燃氣、通風及空調工程學科是一門涉及建筑、能源、城市規劃、環境保護、衛生、機械、電子電工等眾多技術領域的交叉學科。該學科主要從事為滿足人類生產、生活所需的各類人工環境的創造與維持等相關領域的研究。其內容包括各類建筑和艙室等內部環境的溫度、濕度、清潔度及空氣品質的控制，為實現此控制的采暖、通風、空氣調節和冷源熱源系統及設備、區域供熱和供冷系統等。其中心任務是在盡可能減少常規能源消耗及降低大氣環境污染的基礎上，創造和維持適宜的人工環境。可開展的研究工作包括建筑可再生能源利用、空調熱泵技術、暖通空調系統的節能與控制、通風空調工程CFD（Computational Fluid Dynamics）技術、室內環境控制、除塵與潔凈技術等。其培養目標是熱愛祖國，品德優良，身心健康，事業心強；掌握供熱、供燃氣、通風及空調工程學科堅實的基礎理論和系統的專門知識，了解暖通空調學科的現狀和發展趨勢；有嚴謹求實、勇于探索的科學態度和作風，具有從事科學研究工作的能力；掌握供熱、供燃氣、通風與空調工程學科堅實的基礎理論和系統的專業知識；較熟練地掌握一門外語；能從事教學、科研、工程設計和技術管理或其他工程技術工作；也為在本學科及相關學科繼續深造打下基礎。為了達到上述的培養目標，供熱、供燃氣、通風及空調工程學科碩士研究生通常要學習下列課程：自然辯證法、科學社會主義、英語精讀、英語聽力、英語寫作、專業英語、數學物理方法、數理統計、高等代數、高等傳熱學、高等熱力學、高等流體力學、計算傳熱學、建筑熱過程、實驗設計與數據處理、空調與建筑節能、暖通空調新技術等。
三、暖通空調專業碩士研究生創新體系
研究生與本科生是不同的，諾貝爾物理獎獲得者、美籍華人李政道對此有過精辟的論述，他說，大學生是老師教你，考試答案老師知道，你照老師教你的方法去答試題，做對了就畢業，獲學士學位；畢業后進研究生院，老師除了上課以外，還給你一個研究題目，老師不知道答案，別人也不知道答案，讓你自己去按老師指導的方向，求知一個新的結果，老師與同行專家評議你的結果是對的，你的研究就結束了，老師給你個學位叫博士；但是，正式做研究，必須學習和鍛煉如何自己找方向、找方法、找結果，這個鍛煉的階段就是博士后。暖通空調作為一門應用性的學科，必須將研究生工程創新能力作為培養的核心，為此應構建碩士研究生的創新體系。創新體系包括的主要內容有研究生生源、指導導師、碩士論文、道德水平、學習環境等。研究生導師水平的高低是影響研究生創新能力的一個重要因素。俗話說“名師出高徒”，道理就在這里。目前，我國研究生導師隊伍存在的一個較為普遍的問題是，部分導師知識更新速度跟不上時代的發展，知識結構老化。現在，很多暖通空調專業的研究生在畢業論文中大量運用計算機知識，或是編制程序，而相當多導師的計算機水平，遠遠趕不上學生，何談指導。某大學就曾經有一位研究生在論文答辯時被發現用某游戲程序冒充驗證實驗結論的一段程序，論文自然沒有通過。這位學生投機取巧之所以遲遲沒有被發現，就是因為其導師本人對計算機編程知之甚少。有人將碩士研究生導師分成兩類：有時間的沒水平，有水平的沒時間。而有些科研能力強、學術水平高、知識結構新的導師往往又是暖通空調學科的骨干力量、知名人士，教學、科研任務繁重，社會活動比較多，沒有太多的時間和精力用來指導碩士研究生。更不容樂觀的是，高等學校的師資力量有陷入惡性循環的趨勢，尤其是一些目前社會上的熱門專業。高校師資的主要來源是研究生，但熱門學科的優秀畢業生愿意在高校任教的卻不多。古人云：文章乃經國之大業，不朽之盛事。碩士論文水平的高低是衡量研究生能否畢業的重要依據，但近年來，部分碩士研究生學位論文創新性差、質量下降。究其主要原因是研究生沒有樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，學習動力不足，學習不努力，因此，在論文寫作過程中“偷工減料”，人云亦云，甚至出現了個別抄襲、剽竊等現象。有的研究生論文往往是開頭幾章原封不動，照抄別人的，最后一章發發感想。有的研究生論文是大題目做了小文章，頭重腳輕；有的是缺乏實驗數據，憑空想象；有的是曲解人意，生拉硬扯；有的是結構不合理，將錯就錯；有的是堆砌華麗詞藻，內容空洞；有的是引述各家之論十分壯觀，沒有自己的見解；有的是語言修飾不當，讀來令人費解；有的是云山霧罩，不知所云；碩士研究生應當通過自己的在校學習，并通過自己的研究，大體形成自己的基本科研能力。而在這基本的科研能力中，自主地思考，對所研究的問題形成自己的見解，有初步的獨立思想和獨立思想能力，是最為重要的。
暖通空調專業碩士研究生的培養應遵循堅持質量、優化環節、規范管理、突出特點的原則，始終將研究生創新意識、創新精神、創新能力的培養作為中心任務。構建包括研究生生源質量、指導教師隊伍水平、碩士論文質量等全方位的創新體系，培養創新精神，使他們學會創新思維，掌握創新方法，激發創新火花，提高創新素質。使碩士研究生的思維具有思維形式的反常性、思維過程的綜合性、思維空間的開放性、思維成果的獨創性。同時，還需要健全研究生教育管理體系和運行機制，加強過程管理，強化教學督導，嚴格課程教學、學位論文等環節的質量監控。加強導師隊伍規范性建設，完善導師遴選與考評制度，建立導師上崗培訓制度。創新教育教學方法，注重科學精神和人文素質培養，加強科研誠信和學術道德建設，培育更多國家經濟建設急需的優秀人才。
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篇6
【國家電網公司】5月16日，特高壓獎學基金成立儀式在京舉行。基金采取開放式方式，接受捐贈人、電力企業、相關行業組織的聯合捐贈，初次募集資金人民幣2300萬元。目前共有國家電網公司等19家電力行業企業和組織共同參與，每年面向清華大學、山東大學、上海交通大學、浙江大學、華北電力大學等17所高校的160名電力專業的優秀本科生頒發“特高壓獎學金”。基金委托國家電網公益基金會負責業務運作與日常管理。
【北京建筑大學】5月19日，北京建筑大學與中國興業太陽能技術控股公司聯合成立分布式能源及微電網聯合研究中心。根據雙方簽署的戰略合作協議，雙方將就分布式發電及微電網領域的新技術以及其在建筑上的應用開展廣泛而深入的研究，在產學研方面深度合作；興業太陽能將在北京建筑大學設立專項獎學金，每年資助在該領域取得一定成就的學生。
【南京工程學院】5月22日，南京工程學院與南瑞繼保合作共建電氣工程領域研究生工作站揭牌儀式舉行。南京工程學院電氣工程領域研究生已進駐該工作站，并已開展兩屆研究生工程實踐。研究生工作站的成立將進一步增強雙方在研究生培養、技術研發等方面的合作。
【東南大學】5月22日，教育部高等學校電氣類專業教學指導委員會2014年度第一次工作會議在南京舉行。會上，教育部高等學校電氣類專業教學指導委員會主任、東南大學常務副校長胡敏強報告了教指委2014年上半年的工作情況，并就下半年工作作了部署。與會委員圍繞電氣類本科專業設置、培養目標、培養規格、師資隊伍建設、教學條件、教學質量保證等主題進行了深入討論。與會專家就本專業教學質量國家標準達成了初步共識。
篇7
關鍵詞：數學建模；創新能力；數學實驗；建模競賽
中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）32-0135-02
創新能力是國家競爭力的核心，科技創新人才的培養直接影響國家未來的整體創新水平和國家的創新競爭力。高等學校和科研院所培養的研究生是科技創新人才的后備軍，應當以培養研究生創新能力為根本目標，將科技創新能力的培養滲透到研究生教育的整個過程。教育部于2003年公布的“研究生教育創新計劃”指出，為全面建設小康社會，國家對高層次創新人才的需求不斷擴大，研究生教育必須加快改革步伐，不僅要培養大批人才，更要把工作重心轉移到提高培養質量，特別是提高研究生的創新意識和創新能力方面上來，積極主動適應國家對創新型人才的需要，實現從研究生教育大國向研究生教育強國的轉變。
一、數學建模教育與創新能力培養之間的關系
創新能力就是利用已有的知識和技能，根據客觀情況的變化而認識問題、解決問題，獲得創新成果的能力，主要表現為敏銳的觀察力、聚精會神的注意力、良好的記憶力、較強的操作力、豐富的想象力、有創造的思維力和思維方式、靈感和頓悟以及信息檢索能力，能夠得出有獨出心裁的見解和方法。嚴謹的邏輯思維和定量思維是衡量一個人文化素質是否全面發展的一個重要標志。德國著名數學家Grassmann曾說過：“數學除了鍛煉敏銳的理解力、發現真理以外，還有另一個功能，就是訓練全面考慮科學系統的頭腦的開發”。James指出：“數學的思考方式具有根本的重要性，數學為組織和構造知識提供了方法，以至于當用于技術時就能使科學家和工程師們生產出系統的、能復制的，并且是可以傳播的知識。分析、設計、建模、模擬（仿真）及其具體實施就可能變成高效加結構良好的活動”。伽利略曾說過：“自然界最偉大的書是用數學語言書寫的”。數學是推動科技創新的主要力量，深厚的數學理論基礎、用數學處理實際問題的能力是衡量研究者能否進行科技創新的關鍵因素。數學建模就是建立數學模型的過程，對于一個實際問題，用數學的語言、公式、符號、圖表等進行刻畫和描述，然后經過數學的處理即計算、迭代等得到定量的結果，利用得到的結果再返回到實際問題，用于人們的分析、預報、決策和控制。面對各種各樣的實際問題，如何抓住主要矛盾，進行合理的假設，逐步引入數學的思想，利用數學的理論和方法得到數學上的求解，最后翻譯到實際問題，這實際上是科技工作者綜合創新能力的體現。
二、工科研究生學習現狀分析
中國石油大學（華東）工科研究生在三年的研究生學習階段，只有一年的課程理論學習，取得相應的學位課學分后，從第二年就轉入導師布置的論文階段，至此課程學習全部結束。筆者講授研究生“數值分析”課程數十年，面授對象大都是石油主干專業的碩士研究生，這些學生經過了大學階段的學習后，學習能力和知識有了很大的提高。數值分析、應用統計方法、矩陣理論及計算是我校工科研究生大面積選修的學位課程，在有限的課時學完這些課程后，研究生學到了必要的數學理論及知識，但在以后的科研階段碰到實際問題后，如何去應用數學、如何轉化為數學問題，還會碰到很多的困難。有些石油學科中的主干課程，像流體力學、滲流力學、固體力學、傳熱學等，在大學階段就開始學習這些相關的課程，到了研究生階段，還要繼續學習這些課程。數學模型的來龍去脈、實際問題的簡化、數學模型的建立推導以及求解方法、如何反映實際問題，這些更重要的知識并沒有真正掌握，以至于在后續的科研階段，碰到新的問題無從下手，究其原因，還是在學習的過程中，缺乏深厚的數學理論和專業知識基礎，缺乏數學建模的能力，導致研究成果缺乏創新性。由于實際問題復雜和多樣性，建立真實反映實際問題的數學模型也越來越復雜，精確求解數學問題變得不可能，只能借助于計算機近似求解。現在人們普遍把科學實驗、理論研究、科學計算并列為科學研究的三種基本方法。隨著計算機、數值計算方法和應用軟件的發展，科學計算作為科學研究方法之一顯得尤為重要。近年來，計算流體力學、油藏數值模擬、計算傳熱學等學科發展很快，通過大量的科學計算，可以發現傳統理論研究和科學實驗發現不到的一些規律和現象。近年來，我校越來越重視工科類研究生創新能力的培養，但很多研究生往往把數學看成服務性的課程，僅學習一些膚淺的數學知識和數學計算，對一些影響深遠、應用價值大的數學思想和數學方法很少涉及，學生數學建模能力不足。因而，許多具有碩士學位的科技人員面對涉及較深的數學知識的科技創新時，也就顯得力不從心了。
三、加強數學建模教育，提高創新能力的措施
1.在數學理論學位課的教學中滲入數學建模的思想。在研究生的數學理論課程教學中，除了講解數學理論、數學方法外，針對數學模型的背景，應該講授給學生數學模型本質的知識，不但要讓學生知其然，還要知其所以然。比如在講授三次樣條插值時，首先給出三次樣條插值的定義、理論模型及求解方法，要保證方程組的封閉性，還需要給出相應的邊界條件，在三類邊界條件中，每一類邊界條件對應的含義，在邊界上一階導數、二階導數及周期邊界分別為已知的情況下所對應的實際問題的要求要解釋清楚。對于不同的實際問題，可以根據實際需要給出對應的邊界條件。我們知道，越是抽象的理論、模型、方法，其應用范圍越是廣泛。很多不同領域的實際問題，其對應的數學模型有可能完全相同，學完一類數學模型后，要求學生針對各自專業中所涉及到的專業知識，能夠解釋它們對應的實際問題，這樣既激發了研究生的學習興趣，又培養了他們善于歸納、把數學模型分門別類處理、碰到類似實際問題的數學建模能力，提高了他們利用數學建模進行創新的能力。
2.開設研究生數學建模和實驗課程，能夠提高研究生數學應用能力。在研究生學習完相應的數學理論課程后，第一學年第二學期增設研究生數學建模和數學實驗課程，這是銜接數學和后面的科研工作階段的一個重要環節。通過數學建模和數學實驗的學習，研究生可以提高“用數學”的能力，在各自的專業領域里，碰到實際問題，知道如何利用數學的理論、方法建立數學模型，借助于計算機軟件進行科學的計算，達到定量解釋結果，這樣有助于發現新現象、新規律，有助于得到創新成果。
3.積極組織研究生參加全國研究生數學建模競賽等科技活動。為提高研究生數學應用能力的新要求，從2004年起，研究生數學建模競賽開始舉辦。我校自2005年開始，研究生組隊開始參加研究生數學建模競賽，從開始零散的幾個隊參加到現在每年約50個參賽團隊的規模，多次獲得全國一等獎、二等獎。參加數學建模競賽的研究生普遍反映這個科技活動使他們受益很大，具體體現在以下幾個方面：①培養了研究生對資料檢索的能力，研究生數學建模競賽題目涉及到的范圍很廣，要想完整完成建模論文的提交，需要參賽學生既要具備廣泛的知識面，還要具備快速收集有關科技文獻、正確理解實際問題背景的能力。因此，數學建模競賽可以加強研究生對資料檢索和使用資料能力的培養。②培養大學生文字表達能力和創新意識，研究生數學建模競賽要求參賽學生盡快熟悉實際問題的背景，然后在合理的假設下，引入數學的概念及知識建立數學模型。在此基礎上，使用有關軟件或自我設計程序，借助于計算機進行求解，最后形成論文。論文要求模型合理，文字清晰，表達嚴謹，重點突出，因此這些要求有利于培養學生的文字表達能力和創新意識。③培養學生團隊意識和合作精神，數學建模競賽要求三個人組成一個隊進行參賽，組隊的原則是：使每個人的特長得到最大發揮，達到群體合作的最佳效果，實現知識能力的最優組合，獲取競賽的優異成績。每個隊的三個人相互協調，密切配合，相互取長補短，學會傾聽別人的意見，善于從不同爭論中綜合出最佳方案，最后取得好成績。數學建模競賽的整個過程有助于培養研究生團隊意識和合作精神。
四、結論與認識
數學建模教育對于研究生的創新能力和綜合素質的培養至關重要，在研究生數學理論課程的教學中，逐步引入數學建模的思想和方法，開展數學建模和數學實驗教育，對于后續的科研工作直至將來走向工作崗位會使研究生終生受益，為未來各個行業的創新人才的培養奠定了堅實的基礎。
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篇8
王老師在境外和國外的學習與工作經歷有成功,更有坎坷與挫折.在攻讀博士學位期間,他以敏銳的觸覺,發掘出建筑設備工程學科在當時國際前沿研究領域的一個重要課題-建筑設備控制系統傳感器信號可靠性的檢驗,開創性地提出并發展了基于質能守恒的傳感器軟性故障診斷原理,并以其長于數理推理的能力,發展出了一系列偏差信號的在線修正方法.而當這些創新性成果已被多個國際學術期刊接受,但尚未正式出刊之前,他決定以訪問學者身份,前往美國麻省理工學院,到我校著名校友陳剛教授納米工程實驗室,準備將那里作為又一個新的起點.
在麻省理工學院,他以一項風險性很高的研究課題開始:高梯度場靜電相變制冷的探索,經過一年多高強度,多方面的試驗,得出的結論與事前的預期相差甚遠.努力沒有得到回報并沒有使他失去信心,他轉而著手有關納米流體導熱性能提升機制的課題研究,他和導師大膽提出了"電致導熱"機理的設想,這個機理得到了國際傳熱傳質領域眾多學者的贊許和青睞.遺憾的是,由于涉及面寬,不確定性因素多,對實驗研究的要求高,到目前為止,該項機理還沒有最終定論,與此同時,納米流體導熱提升的理論和實驗研究仍然是當前國際上的一項熱點.從出成果的角度看,王勁柏老師的麻省理工學院經歷是失敗,然而,從科學研究的本質與未來發展的需求角度,他本人并不認為這是"失敗",因為他更看重的是研究工作的過程和無形積累,他認同的是"失敗是成功之母".導師陳剛教授對他表現出的執著,勇氣和能力給予很高評價,同時也建議了一個選擇機會:原不愿意到 intel從事計算機芯片熱控方面的研發工作,可以推薦.
王勁柏老師最終回來了,回到他出國之前工作的環境學院.沒有考慮留在美國的原因,他說有兩個.一個是,在作留在美國的建議時,陳剛教授提醒到:留在美國可以很安穩,但不要再有"野心".他覺得,沒有更高追求的生活,人生的意義就太失色了.另一個是,多年的境外國外時間里,他看到也切身感受到,至改革開放以來,在黨的正確領導下,我國正在全方位地沿著一條正確道路快速發展,在有中國特色的社會主義建設過程中,能源和環境領域的發展必將有非常好前景,同時堅信,在"失敗"中積累的無形財富,在國內定會更有機會結出成功果實.經過慎重思考,顧及到學校與國外在相關條件上的差距,王勁柏老師決定重新回到他之前所熟悉,并曾作出過一定成績的建筑環境與設備工程領域,從事教學與科研工作.
教學方面,擔任了"傳熱學","熱質交換原理與設備","暖通施工","學科專業概論"等四門本科生課程,"建筑能源與控制"和"建筑物熱過程"兩門研究生課程的講授,本科生"認識實習","生產實習"及"畢業設計"的實踐教學環節的指導,以及XX級開始的碩士研究生的指導.對王老師的課堂教學,可以用以下幾個短語來概括評價:課堂氣氛活躍,效果好,互動強,知識面寬,不同內容關聯度高,誘導與啟發力度大,講授有激情,受到同學的歡迎.對研究生的培養,在注重擴寬學生視野,加強基礎理論知識,突出對自學,科研能力訓練,解決實際問題要求的同時,特別強調對求知探索和創新意識的激發,針對不同學生的特點,做到課題開始早,計劃詳細,目標明確,路線清晰,指導耐心細致,要求嚴格,效果明顯.在回國后的第一屆碩士生培養過程中,通過有效指導及研究生的勤奮努力,課題組發掘出了幾個既有非常好的學術意義又有很高的實際應用價值的課題,初步研究結果令人鼓舞,可望在近期形成良好成果.所指導的研究生通過自身的感受,對這種從實際應用中發掘出問題,從需求產生學習欲望,在解決問題的過程中培養多方位能力的指導和學習方法給予了高度評價.
科研工作方面,在經歷了一段時間的領域和方向調整過程后,王老師現已有了明確的主攻方向:建筑及工業領域的節能與可再生能源利用技術與裝備.兩年多時間的積累已開始初見成效:獲得了一項化工企業節能技術研究項目支持,申報了一項發明專利,另一項正在申報之中,風險投資對他的個別新技術已經表達了投資興趣,為出高水平成果的相關鋪墊性研究工作也開始有了令人鼓舞的初步結果.王老師對接下來幾年的發展充滿了信心.
在教學與科研之外,王老師也肩負有不少教學管理和其他社會工作.回校后不久,他即被學院安排擔任負責研究生教育與培養工作的院長助理,之后又被選為環境學院基層工會主席,緊跟著,又開始兼任建筑環境與設備工程系系主任.這些管理與服務工作頭緒多,內容雜,任務重,需要花費大量時間和精力,但他能吃苦,任勞任怨,嚴格要求自己,有條不紊地開展各方面的工作.在研究生教學管理和培養方面,他有不少關于如何借鑒國外高水平大學的人才培養方法和理念的設想,并有了初步的嘗試計劃.
在系主任工作方面,針對建系時間短,各項基礎薄弱等特點,除了與同事們一起積極開展學科建設外,特別注重隊伍建設和人才引進,強調學科發展一定要凝煉出好的方向,采取各種有實效的舉措走出去,請進來,擴大交流,通過機制建設,造就和諧的競爭與協作共存,夯實基礎與創新進取共重的良好氛圍.XX年以來,組織了多次境外國外學者的來訪交流;2011年4月,建環系非常成功地承辦了第三屆全國建環專業負責人會議,這是第一次在湖北地區舉行全國性專業會議;今年5月,在學院和學校的支持下,建環系從香港理工大學成功引進了一位年輕人才,在自己目前還不是教授的情況下,建議將引進人才定位教授,并最終得到學校特聘小組的批準.
作為環境學院基層工會主席,王老師積極配合學院黨總支和行政,認真做好監督,參與,維權等方面的工作,帶領工會委員起到了很好的橋梁與溝通作用.通過積極組織和親自參與,對活躍環境學院氣氛,促進教職工間的和諧與團結作出了貢獻.
王勁柏老師以一個優秀黨員的標準嚴格要求自己,不斷提高自身的黨性修養,在教學,管理和服務工作,日常生活中,公平正派,服務意識強,尊重他人,樂于助人,受到同事和學生的好評.
最后,在此附上一位同學寫的一份材料,可以看到學生眼中的王老師.
一日為師,終生為父
如果要用一句話總結王老師對學生的態度,用"一日為師,終生為父"是再貼切不過的了.王勁柏老師對每個學生的感情,就像是對自己的兒子一樣,關心和愛護.
第一次遇見王勁柏老師的時候,是在傳熱學的課上,他一口流利的標準的英語就把我們震撼了,更讓我們震撼的,就是他慈祥親切的笑容,更更讓我們震撼的,就是他特別專業,詳細,易懂的講解.于是,聽王老師的課,成了一種享受,他把知識,專業最新的動態,還有溫暖的笑容,都通過導熱,熱對流和熱輻射傳給了我們.于是,那個寒冷冬天的課堂開始變的有了溫度,每次課堂都坐得滿滿的,我們互相傳著熱量.
他喜歡和我們交流,和藹的像個伙伴.關于我們的學習,關于我們的生活,關于我們的未來.我們喜歡和這樣的朋友講心事,他像個長輩看著我們的成長.說著他年輕的時候的故事,聽著我們訴說著自己的煩惱.他的思維活躍,經歷豐富,幫助我們找到自己的目標,解決我們的困惑.對職業的發展,大家都很迷茫.王老師就經常給我們講目前國內外專業發展的現況,未來的發展,各種工作崗位的性質,也會根據我們的性格等分析我們適合的工作類型.在研究生階段,他根據我們的興趣愛好,選擇適合我們的研究方向,并經常和我們交流名為我們答疑解惑,使得我們很快的適應了研究生的生活.（2）
他敬職敬業,深深的感染著我們.每一節課,他都認真的準備,對難點和重點,總是會用生活中的例子幫助我們理解,每一次作業,他都認真批改,紅筆留下的是出錯的原因和詳細的說明.周一至周周六,每天早上,他基本上都是第一個到實驗室,然后,就會工作一整天,直到深夜.這份執著,源自對工作的熱愛,源自教書育人理想.這份熱情,也影響著我們.我們努力的學習,對專業問題追根問底.有時為了一個小問題,我們都會閱讀大量文獻資料,為了一個數據,我們都會反復研究分析.正是在這種氛圍中,我們學習知識,共同進步.
他治學嚴謹,在學術上一絲不茍.對我們要發表的論文,他會逐字逐句的為我們批改,對引用文獻和數據的出處,他都要親自看一遍,對問題的探究,他謙虛謹慎,一個措辭都會斟酌很久.對一個實驗現象,他都會從很多角度分析,找到最合理的解釋.對試驗和模擬的數值差別,他都會認真分析誤差來源,仔細尋求解決辦法.正是因為這樣,我們的研究方向,研究手段都得到了創新,在王老師回國后的短短兩年內,我們經過了從無到有的過程,根據國家節能減排環境保護的政策,確定了既有非常好的學術價值又有高實際應用的課題,搭建了實驗臺系統,開拓了視野,也取得了初步的成果.
教室里,是他淵博,深入淺出的講解;
足球場上,是他矯健的奔跑;
篇9
關鍵詞：逆流換熱器熱力學優化溫差場均勻性因子火用效率熵產
1．引言
換熱器作為一種各工業領域廣泛使用的設備，它的研究倍受重視。目前關于換熱器的研究大致有兩個方向，一是研究換熱器傳熱強化，主要目的是提高換熱器流體和固壁間的對流換熱系數，進而提高換熱器的效能。二是從可用能的角度研究換熱器的熱力學優化，包括換熱器的熵產分析、火用效率分析等，從使換熱過程不可逆性最小的角度來優化換熱器。其中過增元提出的換熱器溫差場均勻性原則，一方面可以指導新的提高換熱器效能的方法，另一方面也可以對換熱器熱力學優化做分析。本文是從溫差場均勻性原則出發，將其應用于逆流換熱器的優化過程，并對各種優化方法進行分析比較。
2．換熱器溫差場均勻性原則
過增元在1992年《熱流體學》[1]一書中定義了溫差場不均勻因子，應用于順流、逆流和叉流換熱器，發現在相同的傳熱單元數NTU、熱容量比W和流體進口溫度的條件下，逆流換熱器溫差場最均勻，效能也最高，熵產也最小。進而在1996[2]年定義溫差場均勻性因子，提出了換熱器熱性能的溫差場均勻性原則：在NTU和W一定時，換熱器的溫差場越均勻，其效能越高。并采用數值方法對13種換熱器的溫差場和效能進行了分析，驗證此原則的正確性。通過熵產分析指出此原則是以熱力學第二定律為理論依據的。同時針對叉流換熱器，提出了分配換熱面積來改善換熱器性能的新方法。過先生又在2002[3]年給出了簡單順流、逆流、叉流換熱器溫差場均勻性因子的解析表達式，同時通過實驗的方法對此原則進行了驗證，針對多流程叉流換熱器，舉例說明用改變管路連接的方法來改變溫差場均勻因子，進而改變換熱器的效能。在2003[4]年提出基于溫差場均勻的場協同原則，同時將此原則應用于多股流換熱器中，提出換熱器傳熱性能的高低取決于冷熱流體溫度場的協同程度，而不是流動方式。
從上述溫差場均勻性原則的提出、驗證和發展歷程來看，這一理論已經比較成熟，也是從傳熱物理機制方面優化換熱器的新探索，可以利用它比較實際換熱器的換熱性能。很多換熱器大都是復合型流動方式的換熱器，基本上沒有解析表達式；尤其對于叉流換熱器，應用此原則，可以在NTU和W給定時，改變傳熱面積的分布或是管路連接方式，來改變換熱器的效能。溫差場均勻性原則前提條件是NTU和W值恒定。對于換熱方式（逆流）已定的換熱器，在W和NTU變化時，應該如何應用此原則是本文討論的主要內容。
3．溫差場均勻性原則在逆流換熱器熱力學優化中的應用
過先生[3]將溫差場均勻性原則用于指導叉流換熱器的優化，并對優化效果進行了分析驗證。溫差場均勻性原則，是從研究對流換熱的物理機制出發[5]，用于指導各種形式換熱器的優化。本文目的就是應用這一原則來指導逆流換熱器優化方法的選擇。
3.1逆流換熱器已有熱力學優化方法比較分析
以目標函數區分的優化方法大概有兩類：一是傳熱過程熵產分析，二是定義火用效率分析。
關于熵產，徐志明、楊善讓[6]等人定義熵產生數Ns：單位換熱量的熵產。以Ns最小為目標，通過泛函求極值求得換熱器溫度和熱流的最優分布，得到結論：使W略大于1實現最優參數分布。他們從溫度分布的角度來優化換熱器，提供了一種從換熱內部的細節研究問題的思路。能大曦[7]等人在分析換熱器的熵產時得到了類似的結論：在W為1時，換熱器的Ns最小。同時指出徐志明等人研究得到的W略大于1的結論，是因為他們定義的NTU與常規的定義不同。綜合分析前二者可以得到：當NTU一定W變化時，使W為1，換熱器性能最佳。對于逆流換熱器，W為1就意味著溫差場均勻，符合溫差場均勻的原則。當W不變NTU變化時，對于Ns的變化，能大曦[7]等人的研究得到：對于逆流換熱器，W不變，隨著NTU的變化，Ns單調減小。
關于火用效率分析，徐志明、楊善讓[8]等人，給出考慮阻力的火用效率取極大值的方法。通過定義火用效率：
分析火用效率隨NTU和W的變化，下圖是他們分析的結果。從上述結果看出：對于逆流換熱器，W不變，NTU較大時，隨著NTU的變化，η會越來越低，NTU不變，W變化時，η在W近似為1時取得最大。
比較熵產和火用效率兩種方法的結論可以得到，NTU不變，W變化時，二者結論基本一致。而對于W不變，NTU變化的情況，隨著W增大，Ns單調減小，而也降低了。兩種方法出現了矛盾。下面通過溫差場均勻性原則對兩種方法比較選擇。
3.2逆流換熱器熵產和溫差場均勻性分析
3.2.1逆流換熱器W變化時，看換熱器的效能、Ns、溫差不均勻因子變化規律。
分析中采用文獻中已有的表達式：
(a)換熱器的效能[8]：
(b)換熱器的熵產[7]：
(c)熵產生數[7]：
其中：。
的解析表達式見文獻[7]，換熱器的表達式見[3]，圖1給出W從0.1變到0.9時，、以及變化結果。其中
由圖中得到：隨著熱容量比接近于1，換熱器溫差場均勻性因子增加了，熵產減小了。同時結合徐志明[8]等人分析火用效率的結論，綜合得到：在NTU不變，W越接近于1，換熱器溫差場均勻性因子越大，熵產生數越小，火用效率越高。即熵產分析和火用分析均符合溫差場均勻性原則。另外從圖中看出效能隨著溫差場的均勻而降低了，用效能來評價換熱器性能和熱力學分析結論出現了矛盾。當NTU一定，如果要求不同的W得到相同的換熱量的話，那么W小的流體，熱側流體的流量很大，保證如此高的流量也要有代價，同時由于流量大，通過換熱器時阻力損失也大，與之相對應的火用損失也大，火用效率[7]降低了。因此同時得到單純用效能來評價換熱器是不可靠的結論。
3.2.2W一定，NTU變化時，溫差場均勻性因子、熵產生數以及效能的變化。為便于和火用效率[7]分析的結果作對比，取熱容量比：
得到結果如下：
圖2Ns－NTUφ-NTU和ε-NTU曲線
由上圖可見，當W不變時，隨著NTU的增加，Ns變小了，效能增加了，但溫差場變得不均勻了。結合徐志明[8]的結論，火用效率變小。發現此時火用效率判據符合溫差場的均勻性原則，而熵產分析卻和原則相反了。Bejan[10]曾把逆流換熱器傳熱過程的熵產分為不平衡流動即熱容量不匹配的熵產和由于傳熱面積有限引起的熵產。能大曦[7]等人對兩部分熵產比較得到：兩部分的熵產隨NTU的變化，趨勢是相反的。由于換熱面積有限引起的熵產隨NTU增加而減小，由于不平衡流動的熵產隨NTU增加而增大。對于逆流換熱器，溫差場均勻與否只取決于W是否為1。不難理解只有由熱容量不匹配引起的熵產變化趨勢能用溫差場均勻性原則來解釋。換句話說，熵產生數來做判據包含了換熱的物理機制之外的部分，在對換熱器做優化時，應怎樣用它還有待進一步的分析。從這個角度考慮，基于換熱的物理機制建議選擇火用效率作為換熱器熱力學優化的判據。
4．結論
（1）針對逆流換熱器，比較已有優化方法，發現熵產分析和火用效率分析在W一定，NTU變化時得到的結論出現了矛盾。
（2）應用溫差場均勻性原則，對比溫差場均勻性程度變化的趨勢和熵產生數、火用效率的變化趨勢，得到火用效率和溫差場均勻程度變化趨勢相協調，選用火用效率來做優化更能反映換熱的物理機制。因此建議用火用效率來優化換熱器。
參考文獻
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篇10
1. 安全工程專業“科研導論課”的內容設置及教學實踐
2.安全工程專業“科研導論課”的內容設置及教學實踐
3.以中小學校舍安全工程為例跟蹤審計探究
4.農村飲水安全工程建設管理中存在的問題和建議
5.石柱縣農村飲水安全工程管理現狀及對策建議
6.對做好農村飲水安全工程管理工作的探討
7.隴南永興王塄飲水安全工程自檢補救分析
8.淺談海原縣農村飲水安全工程運行管理工作存在的問題及建議
9.農村飲水安全工程運行管理分析
10.基于安全工程專業的大學物理課程改革
11.高校新生《安全工程導論》課程教學實踐
12.創新型安全工程專業實驗室建設探索
13.PBL教學模式在“信息系統安全工程”課研究生教學中的應用
14.獨立院校安全工程專業應用型創新人才培養模式研究
15.肥西縣農村飲水安全工程建設和管理探析
16.安全工程專業實驗教材建設及改革對策研究
17.安全工程專業化工特色專業課程體系優化研究
18.安全工程原理理論及其應用研究
19.淺析農村飲水安全工程建設與管理
20.安全工程專業畢業設計（論文）教學改革與實踐
21.農村飲水安全工程建設與管理問題探討
22.對應城市農村飲水安全工程建設的思考
23.應用型安全工程專業《傳熱學》課程教學初探
24.工程認證背景下的安全工程應用型人才培養模式
25.淺析農村飲水安全工程運行管理的長效機制
26.交通特色的安全工程專業發展過程中實驗室建設的積極作用
27.安全工程認識實習教學模式的創新與實踐
28.安全工程專業實驗教學改革初探
29.農村飲水安全工程運行管理與水源保護措施
30.創建“土壤安全工程”
31.特色專業建設對我校安全工程專業發展的作用
32.宣漢縣農村飲水安全工程管理探討
33.宣漢縣農村飲水安全工程管理探討
34.做好飲水安全工程施工及管理的意義
35.安全工程專業本科畢業設計（論文）教學改革與探索
36.中小學校舍安全工程實施方案對責任追究
37.安全工程專業實驗教學方法改進探討
38.淺談農村飲水安全工程存在的問題及建議
39.安全工程專業《安全系統工程》課程教學改革研究
40.安全工程專業本科畢業設計成績評定機制研究
41.安全工程專業《環境工程》課程教學改革研究
42.祿豐縣農村飲水安全工程存在問題探究及對策
43.鄉鎮集鎮飲水安全工程運行管理研究
44.如何提高高職院校安全工程專業教學質量
45.淺談信息化技術在交通安全工程中的應用
46.基于從業能力培養的安全工程專業教學模式研究
47.以專業認證為導向的安全工程專業實踐教學改革研究
48.安全工程全日制工程碩士培養模式探索與實踐
49.3D虛擬仿真技術在“化工安全工程”實驗教學中的應用
50.安全工程專業技術型人才培養模式探討
51.農村飲水安全工程管道故障影響因素及排除對策
52.淺談農村飲水安全工程的建設與管理
53.淺談東昌府區農村飲水安全工程建設與管理
54.農村飲水安全工程管理現狀、問題與對策
55.農村飲水安全工程蓄水池設計淺議
56.靈壽縣農村飲水安全工程建設和消毒設備應用
57.淺談如何解決靈壽縣農村飲水安全工程存在問題
58.核安全工程專業人才培養的探索與實踐
59.安全工程專業產學研結合培養模式的可行性分析
60.安全工程專業認識實習現狀分析及改革模式探討
61.安全工程本科畢業設計與綜合性人才培養分析與評價
62.安全工程專業《空氣調節》課程教學與考核改革研究
63.寧夏中南部城鄉飲水安全工程連通海原縣
64.產學研結合培養煤礦安全工程專業人才的改革與實踐
65.淺談農村飲水安全工程建設與管理
66.如何因地制宜設計農村人飲安全工程
67.建筑方向安全工程專業實踐教學體系的研究
68.安全工程專業人才培養的思考與建議
69.關于農村飲水安全工程管理問題的探討
70.淺析高寒山區公路的安全工程管理
71.陸良縣2015年農村飲水安全工程建設管理
72.對尾礦庫閉庫治理安全工程項目立項的認識
73.淺談農村飲水安全工程運行管理中存在的問題及應對措施
74.關于農村飲水安全工程的思考
75.完善農村飲水安全工程運行機制
76.陸良縣農村飲水安全工程建設中存在的問題及解決方法的探索
77.淺析福泉市農村飲水安全工程的管理措施
78.突出行業特色的安全工程認識實習教學改革與實踐
79.關于農村飲水安全工程長效管理機制的思考
80.安全工程專業教學存在的問題及建議
81.農村飲水安全工程建設存在的問題及解決對策
82.太康縣農村飲用水安全工程實施辦法
83.假期兼職對安全工程專業大學生素質的影響
84.沈陽質監加快部署電梯安全工程工作
85.基于MOOC資源的彈藥安全工程課程教學模式改革探索
86.農村飲水安全工程的建設與管理
87.基于農村飲水安全工程的建設與管理
88.解讀《消防安全工程》系列標準
89.安全工程材料在重大災害事故防治中的開發與應用
90.高職院校安全工程類專業校內實踐能力培養途徑探究
91.安全工程實驗室信息化平臺建設探索
92.晉中市農村飲水安全工程現狀及可持續發展分析和探討
93.安全工程專業卓越計劃實踐教學體系構建與實施
94.《化工安全工程》課程教學的改革創新
95.淺析煤礦安全工程監控發展走勢
96.安全工程專業本科畢業設計改革探討
97.農村飲水安全工程建設存在的問題及對策
98.農村飲水安全工程在遷安市的建設與思考 .
