以课堂为中心,办好一流本科教育的实践与探索——以南京理工大学能源与动力学院为例

实施国家“双一流”战略,关键是本科教育。南京理工大学能源与动力学院发动了本科教育教学思想大讨论,统一全院教师思想,确立以课堂教学为中心的理念,同时组织党员示范课、青年教师竞讲课赛课、学生科创之星评比等一系列主题活动,以强化课堂教学为中心的观念。文章就提高课堂教学质量,办好一流本科教育的长效机制及保障机制提出了建议。

促进高校能源动力类学生出国出境交流措施的研究--以南京理工大学为例

学生在大学期间通过国际合作项目走出去，对学生掌握学科前沿、拓宽国际视野、提升人才培养质量意义重大。高校应进行出国出境交流资助政策改革，建立针对不国国家和地区的动态资助体系和成本分担机制；应把国际交流合作放到“双一流”建设的重要位置，针对能源与动力类学生签署更多联合培养协议，满足有出国意愿学生的需要；应帮助指导学生做好职业生涯规划，不把考研作为唯一目标，选择适合学生个体成长的发展路径，营造出国出境交流学习的氛围。

三方满意度视角下高校毕业生就业质量评价——以南京理工大学为例

党的十八大报告提出"要努力办好人民满意的教育","要推动实现更高质量的就业"。本文结合国内外研究成果,以顾客满意理论为逻辑起点,以政府部门、南京理工大学近三年毕业生及用人单位为现实基础,采用层次分析法(AHP法),遴选资深专家,初步设计了三方满意度视角下高校毕业生就业质量评价指标体系,为科学、客观、全面评价高校毕业生就业质量提供思路与方法,为高校毕业生就业指导工作提供理论参考与经验借鉴。

大类招生背景下能源动力类本科生流体力学跨专业教学的探索与实践

在大类招生的背景下,为了使学生进一步熟悉学科大类下的专业方向,避免专业分流时学生专业选择的盲目性和功利性,本文在能源动力类大学二年级本科生流体力学的课程教学中开展了跨专业教育教学的探索与实践,探索了新的课程教学体系和教学模式,保证流体力学学科知识的系统性和基础性,满足专业分流后学生在后续学习时对流体力学知识的需求。同时,通过流体力学课程的教学体系和教学模式的创新,加强了学科大类下本科生在基础教育阶段的专业教育,期望能够对学生在专业分流时起到一定的引导作用,帮助他们提高对专业的正确认识。课程评价调查问卷的反馈结果和专业分流情况的统计分析,进一步证实了本文的教学实践对于学生了解能源动力类的各专业方向、提高学习兴趣和学习效率具有一定帮助作用。

电磁轨道发射系统动力学理论与设计方法研究进展

电磁轨道发射作为电磁发射技术的重要分支,具有发射速度高、射速可调节等显著优势,被誉为改变未来战争样式的颠覆性技术之一。目前,电磁轨道发射技术仍然面临射击精度低及装置寿命短等关键瓶颈问题,这些都与电磁轨道发射装置所涉及的复杂电、磁、热和力等多领域耦合发射动力学行为密切相关,然而国内外对极端冲击条件下电磁轨道发射装置的系统动力学分析尚缺少成熟理论方法和技术手段。针对上述情况,从动力学建模、性能预测、优化设计等方面综合阐述近期电磁轨道发射系统动力学理论与设计方法的国内外研究进展,总结相应的研究方向和需求。随着电磁轨道发射装置的工程化发展,电磁轨道发射系统的建模与仿真应考虑发射环境的全系统因素,建立电磁轨道发射装置和发射环境耦合的发射动力学性能快速预测和优化设计系统,详细阐明电磁轨道发射装置和发射环境多领域耦合振动机理等基础科学问题,为电磁轨道发射装置系统动力学的深入研究和相关装备研制提供支撑。

工科“知识、技能和习惯”三元教学浅谈——以新能源专业“工程热力学”课程为例

工科教学浅层化是目前国内工科教育的一个现象,在此背景下,本文提出"知识、技能和习惯"作为工科教学的3个基本元素和目标,在教学过程中宜兼顾。笔者基于新能源科学与工程专业的教学实践,对三元教学的基本含义、内容做了简要说明,介绍了笔者的教学经验。笔者认为,平衡的教学计划、外压驱动方式和充分的反馈是三元教学的要义;教师是三元教学成败的关键,教师对一门课程的设计应尽可能充分包含知识、技能和习惯三元教学目标。以"工程热力学"课程教学为例,对具体教学技巧与方法做了介绍。

旋转稳定弹动力学弹道特性分析

不同弹箭的飞行弹道特性对指导外弹道设计、构建一些弹道判据等有重要意义.文章基于弹箭飞行动力学方程组及合理简化,对旋转稳定弹飞行弹道上的质心加速度变化、旋转角加速度变化等动力学弹道环境特性状况,以及旋转圈数同飞行距离的关系等进行了研究,分析得出了它们沿飞行弹道上的变化规律,并建立了相关关系表达式和判据.对两种型号的旋转稳定弹进行外弹道仿真计算,验证了结论的正确性.这些空气弹道特性的研究结果,将对今后开展一些新型弹箭方案研究、弹药信息化利用、控制飞行与安全性设计等提供技术支持.

抗加速度双切线弧流道内气泡动力学行为数值与可视化研究

机载电子设备的散热系统设计对飞行器的长航时安全运行具有重要意义。设计了抗加速度的双切线弧流道,针对流道内的气泡动力学行为,开展了基于VOF多相流模型的数值分析与基于高速相机的可视化研究。仿真分析表明,相比于直流道,双切线弧流道中的气泡在流经弯管时,由于离心力的作用,会破裂成小气泡并被甩到远离加热面的位置,使得气液分离。30°双切线弧流道分离能力最弱,但残留在壁面的气泡最少;60°双切线弧流道分离能力最强,但壁面处气泡不易流动。对45°双切线弧流道进行了可视化实验研究,可视化结果与仿真分析一致。仿真计算表明,当流速为1 m/s时,45°双切线弧流道可以有效抵抗5g的加速度。

高原环境对车辆动力舱温度场及红外特性影响研究

高原环境下,发动机、冷却系统等部件的运行状况发生较大变化,对动力舱室热环境产生影响,给目标的红外特性预测带来困难。对高原环境下动力舱及内部柴油机的运行状况进行仿真,采用GT-POWER软件建立一维传热模型,对柴油机在西藏贡觉县运行时的状况进行模拟,并将结果与高原环境下三维目标温度场模型进行耦合,获得动力舱的三维温度场分布情况。基于此建立目标红外辐射特征模型,对动力舱的辐射特性进行计算。结果表明:相较于平原地区,高原地区柴油机的燃烧状况较差,功率及扭矩分别降低160 kW和782 N·m,有效燃油消耗率增大46 g/(kW·h);动力舱室表面温度有不同程度降低;排烟及周围部位的温度场及红外特征更为明显。

空投气垫船航行阻力和螺旋桨动力的数值模拟及匹配研究

全垫升气垫船动力和阻力的计算和匹配问题的研究是其设计前期阶段的关键。基于STAR-CCM+流体计算平台和滑移网格模型分别对空投气垫船水面航行过程和螺旋桨气动特性进行了数值模拟,得到不同航速下的航行阻力和螺旋桨推力数据,综合分析研究了两者的匹配性问题。研究结果表明:兴波阻力随航速变化趋势和阻力峰出现位置均与相关文献和试验数据吻合,验证螺旋桨的推力计算结果与试验误差在6%以内,验证了CFD方法对气垫船航行阻力及螺旋桨动力模拟计算的可行性与有效性;将2款待选用的四叶和三叶螺旋桨气动性能与航行阻力匹配分析后,在发动机极限性能转速下,三叶螺旋桨能达到更高的最大航速,以20节速率巡航时,三叶效率更高,同时质量轻15%,综合说明三叶螺旋桨性能更佳。研究结果为该型气垫船的设计和选型提供重要的理论依据与数据支撑。

基于CFD的并列超空泡射弹高速斜入水流体动力特性研究

在对水下目标连续、密集的打击过程中常常涉及到多体间的运动干扰和空泡非定常耦合等问题,使得流场结构和运动特性变得复杂。为分析并行超空泡射弹高速入水过程中流场的相互干扰规律,采用CFD方法建立并列弹高速斜入水流体动力特性研究数值模型,同时将并列弹与单个弹的计算结果进行对比,明确并列弹高速入水空泡形态和流场分布与单个弹的差异,并进一步给出弹间干扰特性随并列弹轴线间距的变化规律。计算结果表明:较单个弹入水过程,随着轴线间距的减小,并列弹的流体动力特性变化复杂;当轴线间距增大至G=4时,并列弹的流体动力特性与单个弹差异不再显著。并列弹高速入水时,双空泡形态呈现镜面对称特性,内侧空泡受挤压贴近弹体表面,随轴线间距的增加,空泡间的干扰作用逐渐减弱;高压区和低速区主要存在于射弹头部,且轴线间距较小时,出现高压区重叠现象;随着轴线间距减小,内侧空泡压力、速度分布对空泡演化的影响程度在入水深度较深位置更为明显。由于射弹表面内外侧压差的作用,使射弹姿态产生显著变化,表现为弹头相互排斥,弹尾靠拢。

引信惯性部件坠落动力学试验分析及数值仿真

惯性触发机械引信的惯性部件在坠落过程中的位移是引信安全性能的重要指标。通过研究并设计了引信坠落试验方法,借助测试曲线,运用动力学方法对弹丸坠落时的引信惯性部件运动规律进行分析和仿真。建立了引信惯性部件的动力学模型,分析了引信惯性部件的运动规律。设计了引信测试平台,建立了基于Labview平台的引信动态采集系统,进行了大量的坠落碰撞试验,得到了在不同的坠落高度条件下,弹丸对水泥地面、钢板等不同介质的冲击加速度,根据动力学模型对惯性体的行程进行仿真。试验结果表明该方法对引信的设计和验收提供有效的手段。

鸭式布局双旋弹飞行动力学建模与仿真

为发展具有精确打击能力的有控旋转稳定弹,研究了一类采用双旋结构的鸭式布局旋转稳定弹。分析了该类有控弹的飞行原理,补充了其飞行动力学建模所需的坐标系;根据牛顿第二定律和动量矩定理,建立了七自由度刚体质心运动方程和绕质心运动方程;讨论了作用在弹体上的诸力和力矩。编制计算程序对鸭式布局双旋弹的弹道特性进行了仿真分析,揭示了无控条件下双旋弹前、后体的转速和全弹攻角、偏流的变化规律,得到了控制力和控制力矩作用下双旋弹体的攻角响应。仿真结果与其飞行原理吻合,符合外弹道规律,验证了所建模型的合理性,为后续研究该类有控旋转弹提供了理论基础。

多光谱瞬态测温计用于动力发射系统火焰测试

无论在民用钢铁冶炼、焊接技术或者军用近代动力学发射系统中,对于目标火焰的辐射温度测量一直有着重要意义,其对钢铁冶炼成分的判定、焊接工艺的提高和动力系统轨道烧灼的研究都有着重要的影响。该情况下火焰不仅温度极高,而且在某些场合其产生是一个瞬态过程。因此,传统的接触式测温方法不再适用。基于经典的普朗克黑体辐射定律在测量时受到光谱发射效率的影响也难以准确得到最后结果。以经典的普朗克黑体辐射定律作为理论基础,结合多波长光谱辐射方法,研制了新型的多光谱辐射瞬态高温测温计。该高温计最快响应时间可达到2 ns。通过采用高分辨率衍射光栅和光纤连接的方式,保证多光谱提取的准确性。同时将经典的普朗克黑体辐射定律结合多波长提出新型辐射温度算法,不仅解决对该目标辐射温度的精准计算,更可以同时求得目标在该温度下的实时光谱发射效率。通过对高速发射目标和可调节亮度的溴钨灯测量的实验表明,该方法满足测量动力发射目标表面辐射温度分布的同时,也保证了较高的精度,满足了对于发射瞬间物体表面瞬态温度测试的要求。

考虑两相流内弹道的自行火炮发射动力学计算

为了更加准确地计算火炮弹丸的起始扰动,将两相流内弹道应用于发射动力学研究。建立了完整的自行火炮系统发射动力学方程组,包括火炮系统的体动力学方程组、弹丸在膛内运动的动力学方程以及两相流内弹道方程。编制了计算程序,实现了对某自行火炮发射过程的数值模拟,在准确计算内弹道过程的同时,获得了火炮的动力响应、弹丸膛内运动和起始扰动。部分模拟结果与实验实测结果吻合较好。计算表明,采用两相流内弹道模型将提高发射动力学计算精度。

大学校园室内PM_(2.5)重金属污染特征及其健康风险评价

对2016年6—8月在南京市市区某大学校园宿舍和学生办公室采集的2种典型室内环境PM_(2.5)样品,利用电感耦合等离子体发射光谱仪分析PM_(2.5)中As,Cd,Cr,Ni,Cu,Fe,Mn,Pb和Zn等重金属元素浓度.采用富集因子法、地累积指数法和潜在生态风险指数法分别对重金属的污染程度进行评价,并评估大学生群体室内PM_(2.5)暴露健康风险.结果表明,室内PM_(2.5)平均质量浓度为(38. 50±15. 93)μg/m^3,元素Fe的质量浓度最高; Fe,Zn,Pb,Mn和Cu这5种元素为室内PM_(2.5)的主要元素,占总金属元素质量的96. 35%.利用3种污染评价方法得出的重金属元素污染程度排序和污染等级基本一致:Cd为极强污染,Pb和As为强到极强污染,Cr,Ni,Mn和Fe属于无和轻微污染.健康风险评价结果表明,室内PM_(2.5)中重金属致癌和非致癌风险均处于可接受范围内.

新型火箭发射平台动力学仿真与优化研究

针对基于连杆机构的新型火箭发射平台驱动力矩优化问题,建立了该新型火箭发射平台动力学模型,利用ADAMS软件,进行了无平衡机和有平衡机情况下系统动力学仿真,通过对仿真结果进行分析,比较有平衡机和无平衡机两种情况下系统机构在运动状态的受力状况,并用参数化优化设计方法、以驱动力矩最小为目标,利用ADAMS软件对平衡机的参数进行了优化设计,显著降低了机构的驱动力矩。研究结果为进一步开展新型火箭发射平台研究提供了理论依据和设计基础。

碱金属催化稻壳热解动力学研究

采用热重分析研究了碱金属(K_2CO_3、Na_2CO_3)催化稻壳热解行为,获得热解动力学参数。结果表明,添加K2CO3或Na_2CO_3能够促进稻壳的热解,且热解过程的机理函数仍可用一级化学反应表示;与纯稻壳热解相比,添加K_2CO_3和Na_2CO_3后的稻壳热解失重率分别提高了9.8%和7.8%,表观活化能分别降低了7.5%和1.1%,K_2CO_3对稻壳热解的催化效果优于Na_2CO_3。

多场耦合系统动力学仿真方法研究进展

现代工程系统往往是以复杂结构/机械系统为主体,融合热、流、电磁等若干子系统的多场耦合系统.此类系统动力学建模复杂、计算难度大,给系统动态特性高效精确评估与设计优化带来前所未有的挑战,有关其高效精确动力学仿真方法的研究愈发受到关注.本文详细回顾了复杂工程系统多场耦合动力学仿真方法研究成果和进展,包括:多场耦合动力学建模与数值求解基本策略、网格变形处理方法、耦合数据交换技术、数值计算效率等问题,在此基础上详细讨论了单一和混合不确定性条件下多场耦合系统不确定性分析及可靠性评估方法,以期为相关研究提供有益的借鉴和参考.