工程热力学课程教学改革探讨

为提高教学质量与教学效果、提高学生的综合素质,本人在近几年的热力学系列课程的教学过程中与同事一起不断进行改革探讨,针对学生专业合理选择教材,紧紧把握课程特点,提高教学的针对性;抓住学生的心理,合理组织教学内容,提高教学质量;创新教学方法（充分利用各种教学手段;鼓励学生“质疑”;恰如其份地进行双语教学;有效利用课堂最后的5分钟;因材施教,进行开放性与创新性实验等方法）,采用半开卷“挑战式”考核方法等等,从而达到了预期的效果。

动力工程专业学位硕士培养模式探讨

结合吉林大学动力工程专业学位硕士培养经历,从培养目标、培养过程以及实习实践基地建设的角度,探讨专业学位硕士的培养模式。

工程热力学双语教学模式探讨

工程热力学是一门研究能量转换规律的学科,该课程是本校机械类专业学生的必修课,为专业基础课程。本校为学生开设了工程热力学双语课程。在双语教学的过程中,我们发现中西方国家在教育理念、教学方法、教学手段和教学体系上都有着较大差别。在对中外工程热力学教材和中外教学模式进行分析的基础上,希望通过实践找到适合本课程的双语教学模式,以推进高校的教学改革。

工程热力学课程思政的探索与实践

为践行全程育人、全方位育人理念,在专业课程的教学中实现价值塑造、知识传授和能力培养协同育人目的,作者在工程热力学教学过程中进行了课程思政的探索与实践。本文以工程热力学课程为例,阐述在教学实践中探索课程思政的有效实施过程,尤其在课堂教学与课外拓展中把课程内容与思政元素的深度融合案例、多路渗透的融合方法值得广大同行在进行课程思政时借鉴与参考。

地下土壤导热系数确定中影响因素分析

利用有限元热分析平台,建立了二维瞬态有限元模型,计算确定了竖孔U型管地下换热器周边的土壤导热系数,并着重对主要影响参数进行了比较分析。讨论了测量时间、土壤初始温度、土壤体积比热、回填料物性参数和管间距等因素对土壤导热系数的影响程度和敏感性。

群井地下换热系统初温和构造因素影响传热的研究

利用传热模拟计算 ,研究了地源热泵 (GSH P)地能利用中群井系统初态因素对温变特性的影响规律。探讨地下初始温度、井群基本构造尺寸等对地下土壤温度场分布的影响。指出土壤初始温度是决定土壤源热泵运行的重要因素 ,初始温度提高 1倍 ,系统运行时间和输出总热量增加约 2 4倍。小井径对负荷因素影响更加敏感 ,相同的热负荷下 ,热流密度高 ,温度场变化剧烈。对于大井径而言 ,温度场变化相对平缓 ,但更易于发生井间传热交互影响。初态因素是强化地能利用中的重要因素之一 ,据此合理布置大区域群井意义重大。

地下蓄能及其对地热泵系统的作用

着重论述了地下蓄能(UTES)技术发展现状和所面临的问题,包括传热机理的研究,复杂地下环境下不稳定传热的特性以及UTES系统的控制策略等。通过地源热泵系统的竖直钻井中传热的实验和模拟计算,对蓄能的传热作用进行了分析和探讨。结果表明蓄能改变地下蓄能体的能位,并表现为蓄能体温度和分布的变化,这种变化随时间而改变。建议通过模型分析结合实验研究来进一步完善地下蓄能研究工作,推动中国地下蓄能技术的发展。

稳态平板法测定绝热材料导热系数实验台优化

传统稳态平板法测定绝热材料导热系数实验台稳定时间长、精度低,难以满足教学要求。针对原实验台存在的问题,对其热保护电气控制系统、水冷系统、热功率测量系统、温度测量系统、机械系统和测控电路系统进行了优化设计。实验结果表明,优化设计后的实验台导热系数测量精度提高了5. 5%,稳定时间缩短了50%以上。该实验台起到了提高实验教学质量,改善实验教学条件的作用,为传统实验台的优化设计提供了新思路。

地下土壤导热系数简化柱热源模型确定方法

在总结土壤热物性参数的各种测试方法和计算模型的基础上,提出简化柱热源模型,对G函数进行简化。计算结果与以往柱热源模型计算结果非常吻合,表明提出的简化柱热源模型及算法是可行和有效的,并且使计算过程简化,便于工程应用。

利用红外热成像技术测算碳纤维材料的热扩散系数

利用红外热成像技术测算了5种碳纤维材料的热扩散系数,并分析了影响测量准确度的因素。结果表明,利用红外热成像技术可以方便、快速地测算出碳纤维材料的导热性能参数值,从而为这类材料导热参数的测算提供了一种新颖、可行的方法。

基于PSoC的太阳能MPPT系统控制器设计

为了实现对光伏发电照明系统能量的优化管理,提高能量利用效率,设计了基于可编程片上系统(PSoC)CY8C29466的光伏能量管理控制系统。系统对太阳能电池的功率输出采取了最大功率点跟踪控制(MPPT),一定程度上提高了光伏系统的输出效率。在蓄电池充放电过程中,采取了断开回路、连接负载的检测方法,实现了对蓄电池容量的准确检测,有效的防止了蓄电池过充、过放的发生,延长了其使用寿命。系统后期测试数据表明,基于PSoC的光伏能量管理系统可以对太阳能电池的输出和蓄电池的充放电进行有效控制,具有广泛的应用前景。

双燃料发动机供气系统匹配及特性研究

在预混合供气方式的天然气、柴油双燃料发动机上 ,发动机性能与天然气供气系统有着密切关系。其中影响最大的是混合器和调压阀。混合器的结构型式及其通径尺寸不仅影响双燃料发动机的工作性能 ,而且也影响单燃料 (纯柴油 )发动机的工作性能 ,使发动机的动力性能与原机性能偏离较大 ,造成车辆性能的改变。通过试验 ,本文对双燃料发动机上供气系统的匹配及其特性进行研究 ,并提出补偿器技术完善措施 ,以实现合理的发动机动力性能。

湿土壤含湿特性对传热影响研究

针对于地源热泵地能换热系统在具有热源条件下土壤热湿迁移现象,进行了初步分析和实验,并对模拟计算应用可行性进行了认证。土壤含水静态传热实验,目的在于探讨土壤含湿程度对传热能力的影响,以及地下含水程度对换热区域换热性能的影响。研究土壤不同含水率情况下的传热性能,从而推断含水率在工程中的影响程度。

地温规律及其可恢复特性增强传热研究

利用间歇过程 ,恢复地下温度 ,弥补土壤传热慢特点。在地源热泵地能应用中 ,提高地下换热能力 ,减少井数 ,最大地发挥每一换热单元的换热能力。实验是在建造的两口分别为 10 0m和 2 0 0m竖直换热井的地源热泵系统上完成 ,并分别进行了自然状况地下温度分布、连续运行地温变化规律和间歇性地温变化规律的试验研究工作。着重对间歇性恢复过程地温变化趋势进行了研究。间歇时间可以改变温度变化规律和趋势 ,实现更佳的热泵运行工况。因此 ,文中提出的可控间歇技术对未来发展利用地能供热供冷系统具有重要意义和应用价值。

地热利用中的地温可恢复特性及其传热的增强

在地源热泵(GSHP)地能利用中,通过可控间歇过程,恢复地下温度,弥补土壤传热慢的不足。间歇过程可使热量充分扩散及地温得以恢复,提高地下换热负荷,以最少的井孔数布置,最大程度地发挥每一换热单元的换热能力。间歇时间可能改变温度变化的规律和趋势,实现良好的热泵机组运行工况以及系统的配置运行。因此,所提出的可控间歇技术对未来利用和发展地能供热供冷系统具有重要意义和实用价值。

天然气水合物二次生成及渗透率变化对降压开采的影响

在考虑天然气水合物二次生成及渗透率变化的基础上,建立了实验室尺度下的天然气水合物降压开采数学模型。利用该数学模型,对天然气水合物降压开采过程中的水合物二次生成进行了模拟,并分析评价了水合物二次生成及渗透率变化对水合物分解产气的影响。模拟结果表明:水合物二次生成主要局限于降压产气出口附近,二次水合物现象会引起局部水合物饱和度及温度、压力等发生明显变化;同时,水合物二次生成会导致产气速率大幅降低、产气持续时间延长和系统压力急剧增加,但累积产气量不受其影响。研究发现,不同于纯降压产气过程,在水合物二次生成的情形下,产气受出口压力的影响较大,而初始温度对产气的影响较小。

间歇过程地温恢复特性及其规律模拟计算分析

通过试验和模拟分析 ,研究了地源热泵 ( GSHP)地能利用中 ,间歇控制过程对系统输出性能的影响、对井壁附近温度恢复的影响以及井的结构参数对系统输出性能的影响。试验和模拟计算结果表明 ,间歇控制技术能使井壁附近温度得到有效恢复 ,对发展利用地能供热供冷系统具有非常重要的实用价值。

燃用生物质颗粒燃料锅炉的燃烧及排放特性

为得到燃用生物质颗粒燃料锅炉的燃烧和排放特性,建立了燃烧模拟实验台,进行了一次风量及二次风量不同配比、不同位置及不同料层厚度等参数对燃烧和排放性能影响的实验,为生物质颗粒燃料锅炉的设计提供了可靠的依据。样机测试和实际应用表明,此形式生物质锅炉高效节能、洁净燃烧、大气污染物排放量低,具有广阔的应用前景。

发动机起动动态过程富氧燃烧排放及其失火特性研究

针对发动机选择性组分进气富氧燃烧,采取氧浓度21%-27%的富氧进气,研究点燃式发动机起动初始段瞬态过程燃烧与排放特性。试验表明：随着进气氧浓度的增加,CO、HC排放明显下降,NOx排放有所升高。在氧浓度23%-25%的低富氧程度时,对于CO、HC排放的影响相对显著,随着富氧程度的进一步增加,该影响作用明显减弱。尽管富氧起动带来一定程度的NOx排放增加,但是起动过程的NOx排放仍然处于较低水平。缸内燃烧探测可知,合适的富氧氛围有利于火焰传播和扩散,明显减少失火现象,失火率呈线性降低趋势,起动燃烧稳定性明显增强。

基于车辆余热蓄能利用的作用特性分析

根据暖车热环境需热量确定相变材料(phase change material,PCM)蓄热能力,提出一种结构简单、紧凑的余热蓄热器设计,并选择合适的相变材料PCM,采用模块封装,组合成不同规格的蓄热器。通过CFD模拟计算,研究了汽车余热利用在车内热环境中的作用,特别分析汽车运行工况和蓄热器并联迭加蓄热特性的影响规律。研究结论对未来汽车余热相变蓄热研究与利用具有参考价值和推动作用。