过程装备与控制工程专业持续改进机制探索——以青岛科技大学为例

工程教育专业认证正得到越来越广泛的认同。青岛科技大学过程装备与控制工程专业经过不断研究和探索,形成了一套“评价—反馈—改进”闭环的持续改进机制,包含教学环节质量评价、在校生反馈、毕业生反馈和用人单位反馈的内外部评价。对专业培养目标、毕业要求和教学活动的持续改进加强了教学过程管理,强化了学生实践能力、沟通和团队合作能力的培养,提高了培养方案与专业认证标准的契合度,人才培养质量得到显著提升。

基于过程设备设计专业课程的思政建设与实践——以青岛科技大学为例

过程设备设计作为过程装备与控制工程专业的主干课程,以青岛科技大学为例,课程建设团队通过线上、线下混合式互动教学,工程案例导引教学和客座专家授课讲学,形成以塑造学生价值目标为“金字塔塔尖”,知识目标与能力目标作为基础的“铁三角”思政教学育人模式。以教学案例分析的方式,梳理在教学中专业知识与思想政治教育融合贯通的脉络。为理工类专业课程的思政建设提供一些帮助与参考。

《机电工程基础》教材的编写与教学内容改革的研究与实践

分析了工业设计专业《机电工程基础》教材编写的必要性。针对艺术专业学生学习《机电工程基础》课程的实际情况,就如何提高教学效果,提出了编写教材的方案。教材编写后,应用于本科教学,取得了较好的教学效果。

基于充分混合、均匀分布准则的化工过程强化:青岛科技大学的实践

过程强化是化学工程与技术领域的研究热点之一。掌握并利用单元操作或单元过程的共性本质、原理和相互影响规律,是实现化工过程强化的基本途径。在过去的二十多年里,青岛科技大学化学工程研究所基于对多相流动规律的认识,提出了"充分混合、均匀分布"的多相流调控准则并利用它进行化工过程强化研究。本文简述了"充分混合、均匀分布"准则的基本内容,详细介绍了在环流式旋风分离器、强放热流态化和精馏洗涤过程——几个在工业生产中得到成功应用的案例中,利用"充分混合、均匀分布"调控准则,实施过程强化的方式、方法以及强化效果,阐明了利用"充分混合、均匀分布"准则实现化工过程强化的可行性,及其在其中所起到的关键作用和未来发展趋势。

提升专业认可度的“过程装备与控制工程概论”的教学改革与实践

以过程装备与控制工程专业为依托,针对“过程装备与控制工程概论”近年来在提升本专业学生的专业认可度方面所做的课程建设与教学改革及其教学实践效果进行简要介绍。重点集中于课程的教学内容、考核方式和教学团队三个方面的教学改革与教学实验。八年的教学实践表明:该课程的教学改革在提升学生的专业认可度和建立良好学风与本科生主动参与科技创新的氛围方面取得了良好的效果,教学改革成果可为本科新生理解自己的专业内涵、加强专业认可度的课程建设提供一些有益的参考和帮助。

不同制冷剂对气悬浮压缩机电机冷却及系统性能的影响

电机冷却是保障气悬浮离心制冷压缩机可靠运行的关键。本文建立了气悬浮离心制冷压缩机的数学模型,分析了不同制冷剂(R134a、R1234yf、R1234ze(E))对电机冷却过程和制冷系统性能的影响。研究结果表明:采用R1234ze(E)时电机内部温度最高,电机永磁体最高温度比采用R134a和R1234yf时高60~90℃;采用3种制冷剂时电机的绕组平均温度均随冷却入口温度的升高而降低;采用R134a和R1234yf时永磁体最高温度均随冷却入口温度的升高而降低,采用R1234ze(E)的永磁体最高温度随冷却入口温度的升高先增后降,在冷却入口温度约为25℃时最高。冷却入口温度每上升4.5℃,电机冷却回路的出口干度下降约3%~5%。带电机冷却支路的系统与传统系统相比,电机温度可以控制在更安全的运行范围之内,但采用R134a、R1234yf、R1234ze(E)的系统COP分别降低1.23%~1.82%、1.23%~1.65%、1.14%~1.17%。

三维双侧不锈钢强化管内R410a冷凝工程模型研究

为评估不同三维双侧不锈钢强化管冷凝传热特性,采用实验方法对R410a在强化管内的冷凝传热进行了测试,并将结果与光滑管进行了比较。所采用的管型包括EHT-HB/D、EHT-HB、EHT-HB/HY、EHT-HX。R410a冷凝的饱和温度为318.15 K,质量流速为40—240 kg/(m^(2)·s),入口干度为0.8,出口干度为0.2。研究结果表明,对光滑管内冷凝传热系数,Cavallini模型预测精度最高,偏差在9%之内。EHT-HB/D具有最佳的冷凝综合传热-阻力特性,PF可达到1.38—1.67,这与增加流体扰动、增强湍流强度、提高排液效果相关;EHT-HX综合性能最差,PF仅有0.99—1.14,甚至逊于光滑管。EHT-HB翅片结构可以使液体更容易从翅片顶部流到槽内,增加流体的扰动。而EHTHB/HY的翅片结构,使得液体在疏水纹处不易排除,增加了局部传热热阻。随着质量流速的增加,PF均呈现先下降后缓慢增加并趋于平缓。修正后的Huang模型,预测所有管型的冷凝传热系数偏差在±30%之内。

基于改进YOLOv8的无人机航拍图像目标检测算法

针对现存无人机航拍图像目标检测算法检测精度较低、模型较为复杂的问题,提出一种改进YOLOv8的目标检测算法。在骨干网络引入多尺度注意力EMA,捕捉细节信息,以提高模型的特征提取能力;改进C2f模块,减小模型的计算量。提出了轻量级的Bi-YOLOv8特征金字塔网络结构改进YOLOv8的颈部,增强了模型多尺度特征融合能力,改善网络对小目标的检测精度。使用WIoU Loss优化原网络损失函数,引入一种动态非单调聚焦机制,提高模型的泛化能力。在无人机航拍数据集VisDrone2019上的实验表明,提出算法的mAP50为40.7%,较YOLOv8s提升了1.5%,参数量降低了42%,同时相比于其他先进的目标检测算法在精度和速度上均有提升,证明了改进算法的有效性和先进性。

高校大学生心理危机的预防措施探析

在我国大学生数量与日俱增的同时,大学生心理危机问题日益频发,如何促进大学生身心健康发展,将心理危机遏制在萌芽状态这一问题亟需探索解决。本文通过分析大学生心理危机产生的原因及表现,从预防心理问题、培养积极品质、巩固身心健康三个层面探讨了高校大学生心理危机的预防措施。

聚乙二醇@聚乙烯醇同轴相变纤维的储热特性

以具有高相变焓的聚乙二醇(PEG 4000)为核层相变材料(PCM)、聚乙烯醇(PVA)为壳层支撑材料、绿色溶剂水为壳层和核层材料溶剂,通过同轴静电纺丝制备出不同核层纺丝液浓度、进液速度的核-壳相变纤维。扫描电镜和透射电镜照片显示,在PEG质量分数为45%、进液速度为0.06 mL/h时,PEG@PVA具有良好的形貌及较高含量的PEG,相变纤维核壳分界面明显。红外光谱分析显示,PEG与PVA化学相容性良好;差示扫描量热分析和热重分析表明,PEG@PVA熔融温度为62.8℃,熔融焓为86.40 J/g,封装效率为42.2%,并且相变纤维膜起始热分解温度较高,在经过500次热循环实验后,熔融焓约损失3.1%,仍能保持绝大部分相变能力;导热测试表明,PEG@PVA膜的热导率介于壳层PVA与核层PEG之间;模拟PEG@PVA膜在工作环境中的温度变化得到温度-时间曲线,结果表明,相变纤维膜可以有效地调节微环境的温度。

一种5R+异形3RPS的混联上肢康复机构研究

为解决现有上肢康复外骨骼结构复杂以及腕部康复效果不佳的问题,提出了一种5R+异形3-RPS的混联上肢康复外骨骼机构,可以实现7个自由度的上肢康复训练。建立康复外骨骼的整体运动学模型,将串联部分与并联部分结合,计算串联部分的位姿转换、腕部并联机构的位姿变换矩阵及整体机构的运动学反解。使用ADAMS软件对该康复机构进行运动学仿真分析,通过末端质心的位移、速度和加速度曲线的分析,证明了机构可以按照康复轨迹正确进行并且过渡安全稳定。通过10次重复实物模型试验,验证腕部所能达到的角度范围及运行的平稳性。腕部装置实际的活动角度范围可达到理想状态的(73~82)%,运行符合预期运动轨迹,验证了理论推导和结构设计的正确性和合理性。

改进YOLOv8的遥感图像检测算法

针对目前遥感图像目标检测算法中存在的误检、漏检和检测精度低等问题,提出了一种改进YOLOv8的遥感图像检测算法。在主干网络中引入注意力机制EMA到C2f模块,以提高模型对多尺度目标的特征提取能力;在颈部网络中提出Slim-PAN结构,以减少模型计算量;使用WIOU损失函数代替CIOU损失函数,以提升模型的检测精度。通过在DIOR和RSOD遥感数据集上的实验结果表明,改进后的算法与原YOLOv8算法相比,mAP分别提升了1.5%和2.3%,计算量降低了0.3 GFLOPs,改进算法在不增加计算量的同时能提高检测精度,证明了改进算法的有效性和先进性。

风荷载作用下塔式起重机结构的随机振动分析

对塔式起重机的研究一般是将风荷载进行应力等效或者是流体分析,而本文将结合脉动风的随机特性与Ansys的随机振动模块进行分析。首先计算塔机在非工作状况下的预应力模态,确定其固有频率及振型;其次基于Davenport风速谱计算出随机振动模块所需的PSD数据;最后从后处理模块中得到所需的数值。

基于响应面法的马铃薯挖掘铲多目标优化设计

马铃薯挖掘铲是马铃薯收获机挖掘装置的重要组成部分,起到直接与土壤接触,并把马铃薯挖出的作用。在丘陵地区为了保证高效稳定的收获,马铃薯挖掘铲的综合性能对整个收获过程至关重要。使用ANSYS Workbench分析出挖掘铲的应力、应变、变形云图,通过参数化过程选择并验证特征尺寸。基于响应面法建立特征参数和结果的函数关系,通过多目标遗传算法得到候选解集,按照设计要求和优化目的综合考虑选择最优解。优化前后总变形降低了24.88%,总应力降低了21.40%,质量减少了4.58%,减少了质量的同时还明显地降低总变形和总应力,提升了马铃薯挖掘铲的综合性能,为后续实验和生产提供了理论依据。

基于OBE理念的机械制造基础课程多维多元教学研究与实践

机械制造基础是机械类专业必修的技术基础课程,是连接学科基础知识和工程应用的重要桥梁,在培养学生工程素质和综合能力上发挥着极其重要的作用。针对机械制造基础课程教学中存在的教学内容缺乏整体性和先进性、重视知识传授轻视能力培养、考核机制与课程评价方法单一等问题,聚焦新工科建设,进行基于OBE理念的多维多元教学设计及课程评价体系研究与实践,将价值塑造、知识传授和能力培养融为一体,着重培养学生解决复杂工程问题的综合能力,持续提升课堂教学质量和人才培养质量,以满足新工科创新型卓越工程人才培养和工程教育专业认证的要求。

酸性环境干湿循环下白砂岩力学性质研究

自然界中水岩相互作用无时不在发生,酸性条件下干湿循环是重要的水岩相互作用之一。为了研究酸性条件下干湿循环对砂岩的力学性质的影响,设计了用pH值为3和7的溶液对白砂岩进行0、5、10、20次的干湿循环实验,研究了白砂岩在进行了不同循环次数后的力学性质。试验结果表明,经历了不同循环次数后砂岩的强度均有所降低,酸性环境对砂岩强度的影响尤为明显,且随着循环次数的增加干湿循环对砂岩强度的影响逐渐减小。据此建立的预测模型对干湿循环下砂岩强度的预测有一定的指导意义。

基于三维卷积神经网络的高光谱图像分类

针对传统高光谱图像分类方法难以有效提取空间-光谱联合信息以及卷积神经网络难以有效关注到重要特征的现象,论文提出了基于卷积神经网络的3D-CNN结合CBAM注意力机制的高光谱图像分类方法。高光谱数据由于其高维性,给特征提取方面带来了困难,因此,论文采用三维卷积神经网络(3D-CNN)提取特征,结合视觉注意力机制使卷积神经网络更好地关注重要特征。通过在两个公共数据集上验证,证明论文方法能够取得较好的分类精度。

丙烯腈含量对氢化丁腈橡胶热学性能影响的分子动力学模拟研究

利用分子动力学方法构建氢化丁腈橡胶(HNBR)模型,研究丙烯腈(ACN)含量对HNBR热学性能的影响。结果表明:随着ACN质量分数的增大,HNBR分子链的取向性下降,HNBR的热导率减小,玻璃化温度升高,耐低温性能下降;分子的非键能和二面角扭转能对HNBR的玻璃化转变过程有重要影响。

响应面法和人工神经网络对亚临界CO_(2)萃取红花籽油的建模与优化

本文旨在寻找有效建模方法以预测亚临界CO_(2)萃取红花籽油的萃取率,优化其萃取工艺条件。以单因素实验为基础,采用Box-Behnken试验设计,研究了萃取压力、分离温度、萃取时间对红花籽油萃取率的影响,并采用响应面法(RSM)和人工神经网络(ANN)两种方法分别对同一实验进行建模分析,通过RSM数值优化、人工神经网络和遗传算法结合(ANN-GA)两种方法优化其工艺条件。结果表明,RSM与ANN两种模型均能较为精准预测,但通过两种模型的决定系数(R^(2))、平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)、均方根误差(RMSE)值比较,得出ANN模型(R^(2)=0.9966)的预测效果较优于RSM模型(R^(2)=0.9950)。ANN-GA确定的最佳萃取条件及萃取率分别为:萃取压力19.04 MPa、分离温度55.50℃、萃取时间134.98 min、萃取率23.52%。综上,RSM和ANN两种方法均可用于亚临界CO_(2)萃取带壳红花籽油的建模与优化,但ANN的预测准确度及拟合能力更为优秀。

导热复合材料加工工艺的现状及进展

近年来,随着电气设备以及微电子行业的快速发展,产品逐渐趋向于精密化、小型化,对高性能聚合物导热材料及其制品的精度需求和需求量越来越高。传统工艺较难使制品在满足导热能力的前提下,具备较好的物理性能。因此,如何在较少填料的情况下最大限度地改善材料的综合性能成为目前研究的热点,在该过程中,挤出机螺杆起到了关键作用。文章主要从复合材料加工工艺方面对提高材料的热导率进行了综述,包括熔融共混法、机械力诱导法等,这些方法解决了高聚物热导率低的问题,并提出了研究中存在的问题及改进方向,这对指导制备高导热性能的复合材料具有较高的参考价值。最后,对填充型导热复合材料的发展前景进行了展望。