學科簡介
電廠熱能動力和內燃機動力是日常生活和國民經濟的命脈,隨著我國國民經濟的高速發展,能源日趨緊缺,提高能源利用效率、合理優化能源配置、科學利用現有資源、降低污染排放是電力行業和汽車行業亟待解決的重要課題。電廠動力是研究利用燃料能、核能、風能、太陽能、水能、生物質能和余熱余能等轉化為機械能,帶動發電機發電的應用工程學科,涉及到燃燒學、工程熱力學、流體力學、機械、材料等眾多學科知識。內燃機動力是研究內燃機工作過程的基本理論及內燃機動力學和概念設計等學科知識,同時還開設汽車工程概論、內燃機構造與原理、內燃機設計、內燃機燃燒與排放學和內燃機控制技術等專業骨干課程。
本學科點重點培養從事火電、核電、余熱發電、汽車等領域的高級工程技術和科研人才,掌握鍋爐、汽輪機、換熱器、汽車發動機等的設計和操控技能,具有在工程實踐中發現、分析、解決問題的能力,培養科研創新思維能力和科學嚴謹務實的工作作風。
我院自 1985年開辦熱能工程專業起,就一直開設有電廠熱能動力方向的主干課程“鍋爐原理”、“汽輪機原理”,后來又增開了“熱力發電廠”、“泵與風機”,工業鍋爐、余熱鍋爐、電站鍋爐、汽輪機一直是熱能工程專業(1998年以后更名為熱能與動力工程專業)課程設計、畢業設計的重要選題,1999年專業擴招以后,在熱能與動力工程專業開設了電廠熱能動力專業方向。于2004年組建動力機械及工程研究所,現更名為動力機械及工程系,包括電廠動力和內燃機兩個專業方向。
本學科在動力工程及工程熱物理一級學科博士點下招收博士研究生和碩士研究生(動力機械及工程專業),另外可招收動力工程專業學位研究生和動力工程領域工程碩士研究生。目前本學科有教師近20人,其中教授4人,副教授8人。
特色與優勢
在長期的教學和科研實踐中,本學科形成并一直堅持的特色是:
1、保持本學科各方向的均衡和協調發展。本學科兩個重點方向是電廠動力和發動機動力,課程設置中注重比例的均衡,教學改革中注重內容的貫通,形成了電廠動力和發動機動力融會貫通的學科特色。
2、把傳統優勢學科作為新專業發展的動力和源泉。本學科在傳統的熱能學科中取得了一大批國內外領先的技術成果,這些技術成果有:熱工過程的檢測技術、熱工過程的仿真與優化技術、工業余熱利用技術、微尺度流動與傳熱、燃燒數值模擬等技術,在新的專業領域(動力機械)里利用這些技術成果能起到事半功倍的效果。
3、以“節能減排”為核心,開拓了特色鮮明的科研方向。由于本學科的動力方向起步晚,必須緊跟動力機械學科中新興的技術,能較快地適應時代的發展需要,同時可盡快與先進水平的差距。根據自身條件,結合社會需求,積極開展動力機械的仿真優化及節能技術、新型內燃機混合動力系統、燃料電池技術、新型余熱發電技術、鍋爐燃燒新技術、換熱器優化設計技術等的研究工作,特色鮮明。
主要研究方向
1、動力機械的仿真與優化及節能技術:
動力設備在設計和運行過程中,其物理場的設計好壞和運行中物理場的分布特性會直接影響著設備的運行效率和能耗指標,因此建立動力設備的物理場仿真模型是提高動力設備的設計水平和運行效率的一個重要的研究方向。本學科自從80年代就開始著手研究熱工設備的仿真與優化,并取得了20多項省部級和國家級成果,發表高水平論文百余篇,在熱工領域取得了國內領先的一大批成果。利用仿真技術的優勢,本學科針對動力設備進行了大量的物理場模型的開發與應用研究工作,并取得了一些初步成果,發表論文30余篇。
2、新型內燃機技術:
本學科針對內燃機技術發展中的特點,把新型內燃機技術作為研究重點,主要包括高壓共軌技術、轉子發動機等。主要研究成果有:建立了共軌多次噴油動態組合模型、基于神經網絡的部分微分PID共軌壓力控制策略、規壓波動對噴油量的補償算法、基于MDO的共軌管優化設計方法和汽油轉子發動機燃燒過程的數學模型。已公開發表論文20余篇。
3、混合動力系統、燃料電池技術:
十二五《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》中把新能源汽車作為“七大戰略新興產業之一,而混合動力和燃料電池是新能源汽車的主要方向,在此背景下,本學科利用熱能學科中取得的成果對混合動力和燃料電池的相關技術進行了研究。已公開發表論文20余篇。
4、新型余熱發電技術:
工業熱能最終有約50%以各種低品位熱能形式排入環境,隨著節能減排工作的深入,這些低品位余熱的回收利用進入議事日程?;谶@一背景,本方向相繼推出了基于有機朗肯循環的中低溫煙氣余熱發電技術、高溫固體余熱發電技術、爐壁余熱半導體熱發電技術、爐壁余熱熱聲發電技術等新型專有技術,并開展了深入的基礎研究和工業試驗,取得了突破性進展,獲得了湖南省科技廳重點項目的資助,并在國內外重要期刊上發表論文10多篇。
5、鍋爐燃燒與傳熱新技術:
針對鍋爐燃用劣質煤時爐膛易結焦、低負荷穩燃能力差、燃燒效率低、NOx排放濃度高等問題,基于煤粉鍋爐、循環流化床鍋爐的具體特點,開展局部富氧燃燒、分級燃燒、低NOx燃燒技術及設備研究,通過改進燃燒裝置與燃燒技術以適應煤種變化和降低NOx排放量是當前燃燒研究的方向和發展趨勢。此外,水冷壁、過熱器、省煤器、空氣預熱器等換熱元件構成了鍋爐主體,其工作性能決定了鍋爐整體經濟性。借助計算機仿真技術,對其工作過程進行模擬,可優化結構設計,提高換熱性能。本方向已承擔了多項工程項目,申請專利2項,在工程應用中發揮了重要作用,產生了顯著社會效益和經濟效益。