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动力机械及工程学科

发布时间:2015-11-12    浏览次数:1090

学科简介

   电厂热能动力和内燃机动力是日常生活和国民经济的命脉,随着我国国民经济的高速发展,能源日趋紧缺,提高能源利用效率、合理优化能源配置、科学利用现有资源、降低污染排放是电力行业和汽车行业亟待解决的重要课题。电厂动力是研究利用燃料能、核能、风能、太阳能、水能、生物质能和余热余能等转化为机械能,带动发电机发电的应用工程学科,涉及到燃烧学、工程热力学、流体力学、机械、材料等众多学科知识。内燃机动力是研究内燃机工作过程的基本理论及内燃机动力学和概念设计等学科知识,同时还开设汽车工程概论、内燃机构造与原理、内燃机设计、内燃机燃烧与排放学和内燃机控制技术等专业骨干课程。 

   本学科点重点培养从事火电、核电、余热发电、汽车等领域的高级工程技术和科研人才,掌握锅炉、汽轮机、换热器、汽车发动机等的设计和操控技能,具有在工程实践中发现、分析、解决问题的能力,培养科研创新思维能力和科学严谨务实的工作作风。 

我院自    1985年开办热能工程专业起,就一直开设有电厂热能动力方向的主干课程“锅炉原理”、“汽轮机原理”,后来又增开了“热力发电厂”、“泵与风机”,工业锅炉、余热锅炉、电站锅炉、汽轮机一直是热能工程专业(1998年以后更名为热能与动力工程专业)课程设计、毕业设计的重要选题,1999年专业扩招以后,在热能与动力工程专业开设了电厂热能动力专业方向。于2004年组建动力机械及工程研究所,现更名为动力机械及工程系,包括电厂动力和内燃机两个专业方向。  

   本学科在动力工程及工程热物理一级学科博士点下招收博士研究生和硕士研究生(动力机械及工程专业),另外可招收动力工程专业学位研究生和动力工程领域工程硕士研究生。目前本学科有教师近20人,其中教授4人,副教授8人。 

特色与优势

   在长期的教学和科研实践中,本学科形成并一直坚持的特色是: 

   1、保持本学科各方向的均衡和协调发展。本学科两个重点方向是电厂动力和发动机动力,课程设置中注重比例的均衡,教学改革中注重内容的贯通,形成了电厂动力和发动机动力融会贯通的学科特色。

   2、把传统优势学科作为新专业发展的动力和源泉。本学科在传统的热能学科中取得了一大批国内外领先的技术成果,这些技术成果有:热工过程的检测技术、热工过程的仿真与优化技术、工业余热利用技术、微尺度流动与传热、燃烧数值模拟等技术,在新的专业领域(动力机械)里利用这些技术成果能起到事半功倍的效果。

   3、以“节能减排”为核心,开拓了特色鲜明的科研方向。由于本学科的动力方向起步晚,必须紧跟动力机械学科中新兴的技术,能较快地适应时代的发展需要,同时可尽快与先进水平的差距。根据自身条件,结合社会需求,积极开展动力机械的仿真优化及节能技术、新型内燃机混合动力系统、燃料电池技术、新型余热发电技术、锅炉燃烧新技术、换热器优化设计技术等的研究工作,特色鲜明。

主要研究方向

   1、动力机械的仿真与优化及节能技术:

   动力设备在设计和运行过程中,其物理场的设计好坏和运行中物理场的分布特性会直接影响着设备的运行效率和能耗指标,因此建立动力设备的物理场仿真模型是提高动力设备的设计水平和运行效率的一个重要的研究方向。本学科自从80年代就开始着手研究热工设备的仿真与优化,并取得了20多项省部级和国家级成果,发表高水平论文百余篇,在热工领域取得了国内领先的一大批成果。利用仿真技术的优势,本学科针对动力设备进行了大量的物理场模型的开发与应用研究工作,并取得了一些初步成果,发表论文30余篇。  

   2、新型内燃机技术:

   本学科针对内燃机技术发展中的特点,把新型内燃机技术作为研究重点,主要包括高压共轨技术、转子发动机等。主要研究成果有:建立了共轨多次喷油动态组合模型、基于神经网络的部分微分PID共轨压力控制策略、规压波动对喷油量的补偿算法、基于MDO的共轨管优化设计方法和汽油转子发动机燃烧过程的数学模型。已公开发表论文20余篇。  

   3、混合动力系统、燃料电池技术:

   十二五《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中把新能源汽车作为“七大战略新兴产业之一,而混合动力和燃料电池是新能源汽车的主要方向,在此背景下,本学科利用热能学科中取得的成果对混合动力和燃料电池的相关技术进行了研究。已公开发表论文20余篇。  

   4、新型余热发电技术:

   工业热能最终有约50%以各种低品位热能形式排入环境,随着节能减排工作的深入,这些低品位余热的回收利用进入议事日程。基于这一背景,本方向相继推出了基于有机朗肯循环的中低温烟气余热发电技术、高温固体余热发电技术、炉壁余热半导体热发电技术、炉壁余热热声发电技术等新型专有技术,并开展了深入的基础研究和工业试验,取得了突破性进展,获得了湖南省科技厅重点项目的资助,并在国内外重要期刊上发表论文10多篇。  

   5、锅炉燃烧与传热新技术:

   针对锅炉燃用劣质煤时炉膛易结焦、低负荷稳燃能力差、燃烧效率低、NOx排放浓度高等问题,基于煤粉锅炉、循环流化床锅炉的具体特点,开展局部富氧燃烧、分级燃烧、低NOx燃烧技术及设备研究,通过改进燃烧装置与燃烧技术以适应煤种变化和降低NOx排放量是当前燃烧研究的方向和发展趋势。此外,水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器等换热元件构成了锅炉主体,其工作性能决定了锅炉整体经济性。借助计算机仿真技术,对其工作过程进行模拟,可优化结构设计,提高换热性能。本方向已承担了多项工程项目,申请专利2项,在工程应用中发挥了重要作用,产生了显著社会效益和经济效益。 



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