新工科背景下关于创新型人才培养的探索与思考——以过程装备与控制工程专业为例

新工科建设促进传统工科专业面向现代化技术的升级改造,也为新时期工程教育改革指明方向。过程装备与控制工程作为传统工科专业,在不断发展的新经济和新业态下,积极探索创新新人才培养道路,以满足制造业绿色化、智能化的产业转型需求。该文总结浙江工业大学过程装备与控制工程专业学科建设经验,从学科交叉、产教融合、成果导向三个方面进行介绍,与同类学校在新工科背景下进行学科建设交流与探索。

集成灶风道结构优化设计及产品性能研究

随着用户生活水平的提高,集成灶高效率和空间利用率已经成为人们关注的重点。各大厂商对其投入了大量的研发工作,但鲜有关于集成灶风道与风机系统耦合性能分析的相关研究。以某一集成灶为研究对象,从流体动力学原理出发,借助CFD数值模拟手段分析原型集成灶风道内部流动损失,优化风道结构,根据流动损失原理和过流部件匹配性设计出与优化风道匹配性较高的优化风机系统。实验结果表明,优化后集成灶整机性能风量提升1.5m^(3)/min,噪声降低3.3dB。

前导叶结构参数对大型轴流风机气动噪声的影响研究

安全壳循环冷却风机作为CAP1400安全壳循环冷却机组的关键设备,其空气性能与噪声特性对核电厂系统的安全运转有重要影响。本文考虑了横向脉动速度对风机流场影响,引入涡粘性系数表达式对标准k-ε湍流模型进行修正,使数值模拟平均计算误差降低到5%以内,提升对大型轴流风机气动性能预测的准确性。基于修正后的数值模拟分析,本文引入无量纲参数σ来表示动叶至前导叶的轴向间距与前导叶弦长的比值,并针对不同σ值的风机模型进行数值计算与噪声分析,并选取最优模型进行打样分析。试验及数值模拟结果表明:通过增大σ值来减小噪声值在大流量工况下作用较为显著,且在0.5≤σ≤1.0的范围内效果最佳,优化后模型在保证空气性能基本不变的前提下,噪声下降3.0~5.0 dB。

焊接工程领域建模和数值模拟的不确定性问题

随着计算机技术进步及有限元等算法的发展,焊接工程中的建模及数值模拟技术已经有了广泛的应用,解决了诸如焊接温度场、应力场、变形、组织演变、寿命预测及结构完整性等诸多方面的问题,但建模及模拟的不确定性一直贯穿于该技术的始终,主要包括参数的不确定性、模型的准确性、资料的不确定性、网格的不相容性、步长的非独立性以及收敛与精度之间的矛盾等问题。有必要开展建模及模拟的验证与确认相关研究,并结合标准化、人工智能、数字孪生等新技术,进一步推进建模及模拟的可靠性。

(Cu,Ni,Zr,Er)改性的Al−Si钎料钎焊Cu/Al接头的显微组织和力学性能

为了设计一种具有较低熔点、较好强度和塑性的Al−Si钎料钎焊Cu/Al接头,创新性地提出添加Cu、Ni、Zr和Er等元素对传统的Al−Si共晶钎料进行改性。对改性的Al−Si钎料及其Cu/Al钎焊接头的显微组织与力学性能进行研究。结果表明,Al−Si−Ni−Cu钎料主要由Al(s,s)、Al_(2)(Cu,Ni)和Si(s,s)组成。Al−10Si−2Ni−6Cu钎料合金具有较低的固相线(521℃)和液相线(577℃)温度、良好的抗拉强度(305.8 MPa)和断后伸长率(8.5%)。Al−10Si−2Ni−6Cu钎料钎焊的Cu/Al接头主要由Al_(8)(Mn,Fe)_(2)Si、Al_(2)(Cu,Ni)_(3)、Al(Cu,Ni)、Al_(2)(Cu,Ni)和Al(s,s)组成,其剪切强度为(90.3±10.7)MPa。当采用Al−10Si−2Ni−6Cu−0.2Er−0.2Zr钎焊Cu/Al时,接头强度可以进一步提升到(94.6±2.5)MPa。因此,(Cu,Ni,Zr,Er)改性的Al−Si钎料可以用于制备高质量的Cu/Al钎焊接头。