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关键词:热能与动力工程;锅炉;应用
中图分类号:TK229文献标识码: A
引言
目前全球都面临着严重的能源危机,这是一个不争的事实,如何积极开发新能源,提高现有能源的利用效率,减少能源资源浪费成为了世界各国关注的焦点。热能动力工程作为一种研究热能源与动力工程的学科,其专业领域中的很多研究都与能源资源利用有关,通过热能功利工程的相关技术来提高能源利用效率,并且其在很多工程领域中也都发挥了一定的功能作用。锅炉作为工业生产中的一项重要生产设备,在热能动力提供上发挥了关键作用。如何提高锅炉的运行效率,增大锅炉炉内燃烧率,减少锅炉排放的环境污染问题,是当前锅炉应用中亟待解决的问题。
一、热能与动力工程以及锅炉构成的概述
热能与动力工程研究的领域主要包括热能工程、热力发动机、流体机械、流体工程、能源工程、制冷技术、工程热物理、冷藏冷冻工程等方面,总的来说即是研究热能与动力的相互转化。[1]其中锅炉方面主要应用的技术是热能工程、热力发动机、动力机械、工程热物理、能源工程等技术。热能与动力工程作为利用能源的工程,首先要解决的即是能源方面和环保方面的技术问题。如今,虽然我国的煤炭资源较为丰富,但在一些企业毫无节制的开采之下,储存量也日益减少,而且由于我国的人口基数大,所以人均占有量较低,为世界人均水平的 60%左右。此外,煤炭资源也会产生二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮等对动植物生存、土壤环境产生威胁的有害气体。所以如何努力研发出脱硫等技术以减少有害气体的产生和对环境的污染,将煤炭资源较为高效地转化和利用,成为一项十分艰巨的任务。首先要做好阶段性目标和总体目标的规划,这样才能在充分了解热能与动力工程的基础上规避风险;其次要充分了解用户的需求提出可行性的设计方案,有的放矢地进行建设;最后要提升热能与动力工程的运营标准,严格把关,这样才能有效避免资源和时间的浪费。
在我国目前生产应用的锅炉主要有工业锅炉和电站锅炉两种,按不同的分类方式可以分为多种,例如按锅炉本体的不同结构,可分为火罐锅炉、水管锅炉和水火管锅壳式锅炉;按外形的不同则可分为卧式和立式;按用途的不同可分为热水锅炉和蒸汽锅炉等。锅炉主要由外壳部分和燃气锅炉的电气控制部分两者组成,其中外壳部分分为面壳和底壳,面壳主要用来防止风沙和尘土的损害和侵蚀,而底壳则用于固定锅炉的燃烧器,同时要在底壳上安装轮回水泵、燃气阀、膨胀水箱、三通阀、主热交换器等配件,这些配件通过底壳的连接成为一个整体。[3]此外,对于锅炉来说,最主要的硬件即是燃气锅炉电器的控制部分,它的主要作用在于控制风机、风压开关、燃气阀、轮回水泵、燃料燃烧、地暖温度探测等装置的运行。而时至今日,随着科技水平的不断进步,大多数公司企业都开始采用电脑控制的方法进行运转,这样可以更加精确的控制温度,维持其均衡。
二、热能与动力工程在锅炉中出现的相关问题
1、锅炉方面存在的问题
锅炉的主要问题还是因为锅炉内部的风机的问题,风机在锅炉是热能和动能相互转换的一个器件,是锅炉不可缺少的部分。风机的转动会提升锅炉内部的压强从而把压缩后的气体运送到安装制定好的机械中,而当气压回归正常时压缩气体又开始膨胀从而产生机械运动的动力。风机是被安置在锅炉内部但是有时候需要很强的动力会让锅炉造成超过负荷的运动,这样才经常出现电机被烧坏的现象,在生产上造成了所遇额外的经济损失,而这种现象也会对操作人员的人身安全产生威胁。所以现在非常需要提高锅炉的安全性,避免出现伤及生命财产的现象。
2、热能与动力工程在锅炉风机方面出现的相关问题
我们知道锅炉中的风机的主要作用就是将机械能转化为人们所需要的动能。然而,随着人们对能源的需求量的不断增加,风机在运行的过程中极易损坏电机,在某些较为严重的情况下,还会给工作人员带来生命危险,使企业的经济效益大大下降,给企业带来了巨大损失。所以我们很有必要针对锅炉中风机出现的这些问题来改善和提高风机的装备,促进热能与动力工程的发展。
三、热能动力工程在能源与锅炉方面的应用
1、热能动力工程在能源方面的应用
能源动力工业的发展直接影响着一个国家的经济发展和国防的建设,所以它所涉及到的领域也是比较广泛的,进而集成了众多的新型技术产业,对经济的发展具有积极的作用。热能动力工程对于能源的应用,主要体现在风、电两个方面,例如发电站的应用、风机的应用。对于风机的应用,它可以包括发电厂、工业炉窑以及供热锅炉等,以此领域的通风与引风为主,另外,还可以用在工业厂房、矿井、泠却塔、隧道等处的通风、冷却和排尘。随着科学技术的不断进步,电站和工业锅炉的发展越来越追求机组的大容量、高效率、高转速以及操作的自动化,所以对系统的安全性与可靠性提出了越来越高的要求。
2、热能动力工程在锅炉中的应用
目前的工业锅炉是利用燃料的燃烧或者是电能转化的热量,对物料或者工件进行加热。另外,在锅炉队热能动力工程的应用中主要以软件仿真锅炉风机的翼型叶片与炉内燃烧控制技术为主,当前的炉内燃烧控制技术不再是手动控制已经变成了自动控制,其控制的方式可以是双交叉限幅控制系统或是空燃比例连续控制系统两种中的任何一种。锅炉当中的风机,将气体进行输送或是压缩,将机械能转换成相应的动能,所以风机对锅炉来说具有非常重要的作用。近几年以来,人类对能源的需求不断增加,造成众多企业加大了锅炉的工作量,导致部分锅炉负荷工作引发了很多的问题,与此同时也造成了很多的损失,比如风机的长时间工作会产生大量的热量将其烧坏,因而直接影响了锅炉的正常运行。
四、热能与动力工程未来的发展方向
目前,随着各行各业的不断发展,热能与动力工程的发展方向是比较可观的,它可以在多个领域发展。比如说可以发展热能动力及控制工程、热力发电机及汽车工程等多个方向。但是,需要注意的是,在发展不同的工程时,要掌握不同的热能与动力工程的技术和原理知识,做到具体问题具体分析,更好地促进各工程的较好较快发展。此外,正是由于热能与动力工程拥有较好的发展前景,因此我们更加需要不断提高与该工程有关的技术水平,增强工作人员的专业素质,为该工程的质量提供良好的保证。热能动力工程在动力能源方面的应用与发展在我国的工业发展中,能源动力是不可缺少的重要生产力,并且在很多工业领域中,都离不开热动能这一生产资源。
如何提高能源动力的应用效率,减少热动能的无功损耗,成为了当前工业发展中最需要解决的问题。只有实现热能的高效利用,才能起到节能环保效果,才能促进工业的可持续发展。而在热能动力工程技术中,其所应用在最主要方面就是风机。风机是一种应用非常广泛的机械设备,在多个工程领域都是不可或缺的重要生产设备。如发电厂、车辆、船舶等。风机的主要运行原理是利用多个叶片进行旋转来产生机械能,并应用在工程机械的动力能源中,从而推动工程机械运作。随着工程机械的性能要求越来越高,对风机的运行效率也提出了更高的要求。提高风机性能同时还对于节省动力工程能源也有着重要意义,这是热能动力工程的研究方向之一。目前将锅炉的燃烧控制系统主要分为了以下两种:
第一,目前企业比较常用的就是空燃比连续控制系统。该系统主要由可编程的逻辑控制器、比例阀、燃烧控制器等部分组成。目前,空燃比连续控制系统主要是利用锅炉内部相关燃烧数据的分析传入可编程的逻辑控制器,通过逻辑控制器对于向比例阀传输电子信号,对其开放程度进行调控,由此来控制锅炉内部的温度。
第二,目前应用比较普遍的双交叉先付系统。双交叉先付系统对于锅炉的控制主要依靠温度传感系统来实现。通过对于温度的准备测量,将温度信号传递到逻辑控制器,然后通过逻辑控制器对空气流量阀的打开程度进行调解。同时,对于燃料的进出口进行调解,精确的控制温度。
结束语
总之,热能动力工程是一门对工业动力能源应用非常有利的现代工程学科,其能够促进工业锅炉性能的提升,实现能源利用效率最大化。因此需要我们充分认识到热能与动力工程技术在锅炉领域里的不足,勇于创新并解决它,并且不断实践与学习,来挖掘热能与动力工程技术在其领域中更多的潜力,就能更加高效有序地保证锅炉的运转,提高燃料的利用率。
参考文献
[1]周正生.切向燃烧锅炉炉膛结渣问题的研究[J].中国电机工程学报,2011(24):182-184.
【关键词】热力动力工程;能源;锅炉仿真
热能动力工程专业的应用性增强,它主要是以机械工程学和跨热能动力工程作为理论基础,通过热能和机械能的转换,来产生动力。而锅炉正是能量转换的工具,只有在锅炉进行合理的设计,才可以达到一定的使用效果,最近几年,我国锅炉的种类逐渐增多,但在锅炉的制造和使用方面,还存在很多问题,这样导致能源的利用率较低,所以怎样才能提高能源的利用率是目前国家热能动力工程方面需要研究的问题。
1.我国当前动力工程的情况以及发展趋势
1.1我国当前动力工程的发展情况
我国热力动力工程专业形成于20世纪50年代,兴起于苏联,主要包括的学科有锅炉、电厂热能、内燃机、压缩机、制冷、低温、供热通风与空调工程等几十个小专业。而在我国,改革开放之后,我国由几十个小专业压缩为九个,随即不久,就从原来的几十个专业合并为一个专业,目前我国已有120多所高效舍友热能与动力工程专业。
对于热动主要研究的方面是热能与动力,是一种应用性强的专业,主要学习的基础知识有:机械工程、热能动力工程和工程热物理,还要学习能量转换以及有效利用的理论和技术,掌握制冷空调设备、制冷装置、动力机械与动力工程、流体机械等设计、制造和实验研究的基本技术。这个专业在很多领域上有着很广泛的应用,同时也是我国科技发展的基础方向。随着我国的经济发展,市场经济的建立,社会需求和经济分配状态以及科技发展的趋势等都成为我国现阶段的挑战,也是当前本专业在我国教育发展的主要方向,而且热动也是当前动力工程师的基本训练。
1.2我国当前动力工程的发展趋势
首先是在动力控制工程方向发展,主要掌握热能与动力测试技术、锅炉原理、汽轮机原理、燃烧污染与环境、动力机械设计、热力发电厂、热工自动控制、传热传质数值计算、流体机械等知识。其次是在热力发动机及汽车工程方向上主要掌握内燃机原理、内燃机的结构、设计、测试、燃料和燃烧,还有热力发动机排放、环境工程概论以及内燃机电子控制、热力发动机传热和热负荷等方面的知识。在制冷低温工程和流体机械方向上,需要掌握制冷、低温原理、人工环境自动化、暖通空调系统、低温技术学、热工过程自动化、流体机械原理、流体机械系统仿真与控制等方面的知识。使学生掌握该方向所涉及的制冷空调系统、低温系统,制冷空调与低温各种设备和装置,各种轴流式、离心式压缩机和各种容积式压缩机的基本理论和知识。除此之外,在水利水电工程方向上主要掌握掌握水轮机、水轮机安装检修与运行、水力机组辅助设备、水轮机调节、现代控制理论、发电厂自动化、电机学、发电厂电气设备、继电保护原理等方面的知识,以及水电厂计算机监控和水电厂现代测试技术方面的知识。
2.工业炉的发展
工业炉的作用是将燃料燃烧产生的热量,用来对物料和工件加热。工业炉是工业加热的关键设备,广泛应用于国民经济的各行各业,量大面广,品种多,影响极大。我国在很久以前就出现了很完善的炼铜炉,随着技术的发展,炼铜炉发展迅速。而发展到现在,据不完全统计,全国12个行业县以上企业,工业炉装备11万台以上,机械行业占7.5万台(占炉窑总数66%)。工业炉中燃料炉约6万台,占炉窑总数55%以上,电炉绝5万台。也就是说大部分地区都在使用工业炉,而燃烧炉又是工业炉中使用最多的,所以对于工业炉发展对于我国的工业发展有着很重要的作用。
3.关于炉内燃烧控制技术的运用
对于燃烧控制技术是当前步进炉发展的核心技术之一,而当前控制技术已逐渐由原来的手动控制转换为自动控制,而当前加热炉选用的自控方式主要有空燃比例连续控制系统以及双交叉限幅控制系统。
3.1空比例连续控制系统
该系统主要由烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气比例阀、空气/燃气电动蝶阀、空气/燃气流量计、热电偶、气体分析装置、PLC等组成。工作原理是由热电偶或气体分析装置检测出来的数据传送到PLC,由此得到的偏差值按比例积分、微分运算分别对空气/燃气比例阀和空气/燃气电动蝶阀的开度进行调节,可以达到控制空气/燃气比例和炉内温度之目的。
3.2双交叉限幅控制系统
该系统主要由烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气流量阀、空气/燃气流量计、热电偶等组成。工作原理是:通过一个温度传感器热电偶把测量的温度变成一个电信号,该信号表示测量点的实际温度。
4.仿真锅炉风机翼型叶片
对于锅炉的叶轮机械内部,流场复杂,有着非定长特征,所以在实验检测方面就会有很大的困难,而目前没有完善的流体力学理论解释诸如流动分离、失速和喘振等流动现象,需要流动实验和数值模拟了解机械内部流动本质。
5.热能工程技术在能源方面发展
5.1在能源方面出现的问题
对于当今世界,各个国家都很重视能源的问题,而能源动力工业又是我国国民经济与国防建设的重要基础和支柱产业,所以在国家各方面的发展上起到了很重要的作用。对于风机,是一种能源利用中产生的机械,它本身装有多个叶片,通过轴旋转推动气流,这种风机主要广泛应用在发电厂、锅炉和工业路遥的通风和引风,对矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和很多大型的建筑物实现内部通风,同时实现排尘和进行冷却。对于在一些发电站里,随着机组的发展,电站需要向更安全、更可靠地方向发展才行,所以电站对风机也提出了更高的要求,解决掉一些安全问题,像锅炉经常出现烧坏电机、窜轴、叶轮飞车等事故,这种事故严重危害到设备的使用以及工作人员的生命安全,同时在经济方面也有大量的损失。
5.2在能源方面的发展前景
能源是人类社会赖以生存和经济可持续发展的重要物质基础,所以怎样让能源更合理的开发和使用就会很大程度上推进世界经济和人类社会的发展,而我国经济发展同样离不开能源,当前我国在能源发展方面主要以“新能源、核能、只能电网、常规能源、节能减排”为主要发展方向,而热能与动力工程专业正是符合国家的能源战略发展方向,通过结合很多门专业课程的学习,来培养能适应国家能源领域快速发展要求的高级研究应用型人才。
6.结语
本研究主要根据我国热能动力工程在锅炉方面的应用和发展做了一些研究,在锅炉的燃烧控制方面,在燃烧方式、风机的旋转问题以及资源利用率方面做出了一系列的分析和阐述,总结出热能动力工程无论在锅炉的发展或是其他方面都起着很重要的作用,通过结合和利用一些理论知识能够转换成实际的应用,将更利于热能动力工程的发展。
参考文献
一、指导思想
九江职业技术学院是全国示范性高等职业院校。为认真贯彻高等教育招生制度改革精神,深化高职教育招生考试制度改革,进一步拓宽人才升学渠道,择优选拔在某些方面具有特长或综合素质优秀、适合高职教育相关专业学习的考生进入我校学习,2018年我校继续实施高等职业教育单独招生工作。
二、组织保证
(一)学校单独招生工作接受省教育厅及考试院的指导与监督。
(二)学校成立由校党委书记、校长任组长,副校长任副组长,各职能部门为成员的单独招生工作领导小组,加强对此项工作的组织领导,下设办公室、招生组、考务组、监察组、后勤组、保卫组、财务组。
1、单独招生工作领导小组
组 长:魏寒柏 曾青生
副组长:刘南平 彭晓兰 汪永根 殷锡武
成 员:肖 伟 蔡 克 卢致俊 聂世平 吴节军
章胜一 雷大甫 江 忠 扈晓艳
2、各成员组名单
(1)单独招生工作办公室:负责单招日常工作
办公室主任:肖伟
办公室副主任:刘浩
(2)招生组:招生就业处全面负责单独招生报考及录取工作。
组长:肖伟
职责范围:
①负责单独招生工作方案的制定;
②负责考生信息采集、报考资格的审定;
③核对考生相关信息,到省教育考试院办理录取手续;
④负责为考生服务的工作。
(3)考务组:教务处全面负责考务工作
组长:卢致俊
职责范围:
① 负责对考试大纲及样卷的编制工作;
② 负责组织专家进行试卷的命题工作;
③ 安排考场,组织实施考试过程中的考务工作;
④ 选调监考人员和工作人员,负责试卷的发放、回收、审核、装订、密封,处理考试中出现的问题;
⑤ 负责考核的评定及结果的。
(4)监察组:学校纪检监察室对单独招生工作全过程进行监督检查。
组长:吴节军
职责范围:
①检查各考点的考试工作,监督考务人员和监考人员执行考试纪律和规则;
②负责设置举报箱,公布举报电话;
③制止和纠正各种不符合考试的规定和行为;
④协助处理考试中出现的违纪事件。
(5)学工组:学工处为考生提供接送站服务。
组长:章胜一
(6)后勤组:后勤服务中心为考生提供食宿等生活服务。
组长:雷大甫
职责范围:
①负责安排考生及家长的食宿接待工作;
②负责考场饮水的供应、考生身体不适的处理。
(7)保卫组:保卫处做好各项安全保卫工作。
组长:江忠
职责范围:
①负责试卷保管、运送过程中的安全保密保卫工作;
②负责考场的警戒及安全保卫工作。
(8)财务组:财务处做好单招考试费用收取等相关工作。
组长:扈晓艳
三、招生范围
江西省。
四、招生专业和招生计划
单独招生分专业表:
序号 专 业 名 称
计划数
1
机械产品检测检验技术
40
2
数控技术
30
3
机械制造与自动化
30
4
模具设计与制造
40
5
数控设备应用与维护
30
6
机电一体化技术
20
7
汽车营销与服务
30
8
汽车检测与维修技术
24
9
新能源汽车技术
40
10
汽车电子技术(汽车智能技术)
30
11
会计
24
12
酒店管理
30
13
旅游英语
30
14
投资与理财
40
15
船舶工程技术
40
船舶工程技术
(教育部同方江新造船有限公司现代学徒制试点班)
20
16
船舶动力工程技术
40
17
焊接技术与自动化
40
18
轮机工程技术
40
19
供热通风与空调工程技术
40
20
航海技术
40
21
船舶电气工程技术
30
22
应用电子技术
30
23
无人机应用技术
30
24
通信技术
30
25
工业机器人
30
26
建筑智能化工程技术
30
27
电气自动化技术
20
28
工程造价
40
29
建筑工程技术
40
30
建筑室内设计
20
31
报关与国际货运
30
32
电子商务
20
33
物流管理
30
34
连锁经营管理
30
35
经济信息管理
20
36
移动互联应用技术
30
37
计算机网络技术
30
38
动漫制作技术
30
39
云计算技术与应用
30
40
物联网应用技术
20
41
软件技术
20
合 计
1288
以上专业共计招生1288人,学费均为5000元/学年。
五、报名须知
(一)招生对象:已通过江西省2018年普通高考统一报名资格审查并取得考生号的普通高中生和“三校生”。
(二)报名时间:3月5-11日,逾期不再办理。
(三)报名方法:实行“网上报名+现场确认”的形式。已取得高考报名资格的考生通过九江职业技术学院网上单独招生报名系统报名,并于3月17日到我校进行现场确认并签订《诚信考试承诺书》。
(四)专业修改:通过省教育考试院资格审核的考生可于资格审查后至3月17日12时前在学校单招网进行志愿专业修改,单招考试后不允许修改志愿专业。
(五)考生的基础信息采用县(市、区)招办2018年江西省普通高考统一报名时所采集的信息。考生报名结束后,学校到省教育考试院核准考生基础信息,并在学校招生网站上公示考生名单。基础信息核准无误的考生方可参加我校组织的考试。
(六)考生到学校现场确认时须携带以下材料:
1、身份证原件或复印件;
2、各类证明材料、职业资格证书、职业等级证、专业技能比赛获奖证书原件及复印件;
3、在领取准考证时缴纳报名考试费100元(由财务处负责收费)。
六、考核
考核由两部分组成:一是文化考试,二是技能测试,总分390分。
(一)文化考试
1、考试形式:学校自行命题,统一阅卷评分。
2、考试内容:语文和数学合卷考试,每科满分120分,总分240分。命题依据教育部颁布的当年普通高考考试大纲,考试时间120分钟。
(二)技能测试:考试内容将语言能力、职业素养、逻辑推理能力、信息技术应用等融为一体,主要考查考生的综合能力、基本素养,总分150分(含20分选做题),考试时间90分钟。
七、加分和免试政策
(一)加分政策
1、烈士子女考生,可加20分;
2、在服役期间荣立二等功以上或被大军区以上单位授予荣誉称号的退役军人考生,可加20分;
3、退役士兵考生,可加10分;
4、少数民族考生、归侨、归侨子女、华侨子女和台湾省籍考生,可加5分。
以上加分分值直接计入总成绩。
(二)免试政策
1、技能测试科目免试。
(1)获得国家人力资源和社会保障部门颁发四级(中级)职业资格证书者可对应计150分、五级(初级)职业资格证书者可对应计120分。人力资源和社会保障部已明确取缔的职业(工种)相应职业资格证书不能作为计分依据;
(2)获得国家有关部门颁发的职业等级证(指计算机等级证、英语等级证)者应计100分;
(3)中职阶段获得市级教育行政部门或人社部门组织职业技能大赛一、二、三等奖的考生报考相应专业的“职业技能测试”可免试,该项测试成绩分别按120分、100分、90分计入。
2、免试录取。
(1)中职阶段获得省级以上教育行政部门或人社部门组织职业技能大赛三等奖以上或获得国家人力资源和社会保障部门颁发的三级(高级)以上(含三级)职业资格证书的考生可免试并直接录取;
(2)报考教育部同方江新造船有限公司现代学徒制试点班的考生,经同方江新造船有限公司面试合格,并签订劳动用工合同的,可免试并直接录取。面试未通过的考生,可参加单独招生考试。
(三)加分和免试说明
加分内容相同部分不再重复计算,加分累计不超过20分。
八、录取
(一)录取原则
1、学校将考生的文化考试成绩与技能测试成绩相加,计算出考生的综合成绩,按照考生所报专业的综合成绩排名,从高分到低分择优录取,总分相同排序方法按照科目顺序,依次为技能测试、数学、语文。
2、如出现缺额专业,原则是“分数优先,遵循专业志愿”原则对专业服从调剂的考生调剂到未满额专业; 对未录取到志愿专业且不服从专业调剂的考生,不予录取。
(二)优惠政策: 考生录取优惠政策执行普通高等学校招生相关优惠加分政策。
(三)考生的政审意见和体检信息均采用县(市、区)招办统一采集的信息。
(四)拟录取考生名单在学校招生网站公示一周,确定无异议后上报省考试院核准备案,办理相关录取手续,由学校发放录取通知书。
九、招生纪律
省教育考试院将在单独招生期间开展考务督察,学校纪检监察室全程参与监督,检查各项考试工作。学校将严格执行招生政策,科学规范操作,严禁徇私舞弊、弄虚作假,严禁违反规定的程序降低标准录取学生。对在高职单招考试中认定有违规行为的考生,一律按《国家教育考试违规处理办法》(教育部令第33号)严肃处理,对在高职单招中有违规行为的招生工作人员,一律按《普通高等学校招生违规行为处理暂行办法》(教育部令第36号)进行处理。
十、相关事宜
(一)通过高职单招录取的考生,与参加普通高考录取的考生享受相同待遇。
(二)考生经高职单招录取后,不再具有参加普通高考及录取资格。
(三)考生被学校录取后,不得转入其它院校。
十一、时间安排
序号
时间
内容
说明
1
3月5-11日
报名
考生登陆学校招生网报名或到招生就业处现场报名
2
3月15日12时前
审核
学校汇总报考学生信息并到省教育考试院核准考生基础信息
3
3月16日
公示
基础信息经省教育考试院核准无误的考生名单在学校招生网站公示
4
3月17日12时前
确认志愿
经考试院审核后考生在招生网进行填报志愿专业的再次确认
5
3月17日
确认
考生到学校进行现场确认并核发准考证,缴纳考试费
6
3月18日
考试
文化考试和技能测试
7
3月23日前
公示
确定拟录取考生名单并公示
8
3月28日前
录取
拟录取考生名单上报省教育考试院审核,办理正式录取手续
9
4月4日前
公示
公示正式录取考生名单,寄发通知书
十二、新生注册和复查
新生入学后,学校将认真进行复查,对不符合录取条件或有舞弊行为的,取消其入学资格,退回原户籍所在地。
十三、学校单独招生联系部门及方式
部门:九江职业技术学院招生就业处
地址:江西省九江市十里大道1188号
邮编:332007
(上海理工大学能源与动力工程学院,中国 上海 200093)
【摘 要】有限元法已广泛应用于工程实际的各领域中,已成为强有力的数值计算工具。本文针对高校能源与动力类专业有限元课程教学中存在的问题,结合笔者在实践教学中的经验和思考,对有限元课程所采用教学模式的目的、内容、方法等方面进行了探讨和总结,着力增强学生学习有限元课程的兴趣,提高教学质量,培养学生采用有限元软件解决工程实际问题的能力。
关键词 能源动力类专业;有限元法;工程实际问题
近年来,随着计算机技术的飞速发展,有限元分析技术亦取得了长远发展并广泛应用于航空、航天、机械、能源动力、土木建筑、船舶、兵器、桥梁等领域。有限元法成功地解决了许多大型工程计算问题和科学研究问题,已成为工程和科学领域内强有力地计算分析方法。
有限元法是在当今工程技术中获得广泛应用的一种数值计算方法。由于其良好的通用性和有效性,受到工程科学界的高度重视,已成为计算机辅助工程(CAE)和数值计算的重要组成部分[1]。有限元法在早期是以变分原理为基础发展起来的,所以它广泛地应用于以拉普拉斯方程和泊松方程所描述的各类物理场中。1960年,Clough在他的论文中首次提出了有限元这一术语。自从1969年以来,某些学者在流体力学中应用加权余数法中的Galerkin法或最小二乘法等同样获得了有限元方程,因而有限元法可应用于以任何微分方程所描述的各类物理场中,而不再要求这类物理场和泛函的极值问题有所联系。随着计算机技术的发展,一大批通用有限元分析软件应运而生,应用较为广泛的有ANSYS, MSC.NASTRAN, ABAQUS,LS-DYNA等。理工类高校不少专业开设了有限元理论和软件应用相关的课程。
1 有限元课程的教学过程中存在的问题
笔者在从事有限元课程的教学过程中发现,有限元理论的学习需要有一定的力学专业课和数学课作为基础,包括理论力学、材料力学、弹性力学、矩阵论、微积分等,而能源动力类等大多数理工类专业的学生,在力学和数学方面的基础并不是十分扎实。因此,仅从有限元理论方面进行教学,必然会涉及大量数学公式、繁琐的公式推导、艰深的力学理论等。在这样一个教与学的工程中,教师比较辛苦,学生亦感到枯燥乏味、缺乏兴趣。因此,有限元理论的教学效果并不理想。传统的有限元课程学习结束后,通常是对书面知识进行考核,这也导致了学生对软件操作并不重视;从以往的教学效果看,学生大学期间学习了有限元课程,毕业后参加工作,对工程实际问题的解决能力并没有得到较大的提高;也有一部分同学在使用有限元软件时,按照范例可以较好的进行,而面对工程问题或者面对计算结果,并不能理解其中的物理意义和给出有价值的分析。传统的有限元教学过程中存在一定的问题,因此,我们有必要对课程的教学方式方法进行一定的思考和改革。
2 对有限元课程教学改革的一些思考和尝试
2.1 有限元理论知识教学和上机实训有机结合
如果仅从有限元理论知识进行教学,如前所述,由于数学和力学公式繁多,学生会感到枯燥乏味,缺乏学习兴趣,教学质量就不好[2-3]。针对这个问题,宜增大上机实训课程学时,使学生在计算机机房学习有限元软件,特别是使用有限元分析软件做实例。我们对能动类专业学生有限元的教学,采用一半学时讲授有限元理论知识,另一半学时上机操作各种实例和做小作业。学生起初是按照帮助菜单或者相关资料里面的操作步骤进行,经过一段时间的学习和训练,对一个问题会有较深入的理解和掌握,如对于强度问题的计算,通过实例的操作,学生会明白该如何定义材料特性、施加载荷、选择计算类型等等。在学习的过程中,教师结合前面的理论教学知识,使得学生对有限元理论有更进一步的认识和掌握。由于有限元结果分析中图形用户界面做的较为形象生动,加之动画效果,这就使得学生学习兴趣就调动起来了,教学质量也就有了进一步的提高。如我们使得学生在上机实训中做了一个汽轮机叶片的受力变形图,通过应力应变云纹图,可以清楚地看到应力集中地部位;做了一个大桥模型的有限元分析,桥上面施加风载荷,从而使得大桥振动,从有限元的结果分析中,可以观测到大桥振动的各阶模态和振型,较为形象生动。同时学生也能联想到理论课堂上学到的动力学分析相关理论知识,使得理论教学和上机实训有机的结合起来了。同时,我们强调学生要理解有限元结果数据的物理意义,引导学生更好地分析和解决新问题。
2.2 考核方式灵活多样化
传统教学对学生的考核方式主要是通过书面考试进行,而对于这样一个实训操作性的课程,仅有书面考试并不能有效检验学生学习效果,也不能提高学生操作和应用有限元软件解决工程问题的能力。因此,我们采用平时上机的大作业和小作业,外加期末理论考试相结合的考核方式。平时上机通过做有限元分析实例,比如强度和振动各分配几个实例,作业是与之类似的问题,或者学生组成兴趣小组,采用有限元软件解决一个工程问题。期末书面考试是对理论课堂的成效做一考核。通过这两种考核方式相结合,可以较好地引导学生提高有限元理论学习和上机操作能力。
2.3 参与有限元相关的科研项目和毕业设计
能动类专业应用性较强,学生在本科期间的有限元的学习对于毕业后的工作应该有很大的帮助。学生对软件操作操作的熟练程度以及分析和解决实际工程问题的能力等,对于应聘到理想的工作也有较大的影响。课堂教学为学生学习有限元法开辟了一个舞台,而更大的舞台还在于工程应用和解决实际问题中。如果条件允许,可以使得有潜质的学生参与到科研项目中,承担项目中一定的有限元分析任务,这样对于软件的深入学习有很大的推动作用,也使得学生在毕业后找工作时具有较强的竞争力。学生也可以在毕业设计中加入一定量的有限元分析,提高学生软件使用水平和解决工程问题的能力。
3 总结
教学内容和教学方法的改革是高等教育改革的重要方面,通过有限元课程的教学改革,可以使得传统的教学方式融入更多实际操作,着力提高学生应用有限元软件解决工程实际问题的能力,使学生参与相关科研或者毕业设计,可以使教师在当前的教育环境下培养出适应社会发展和专业要求的合格人才。通过有限元课程教学改革,提高了学生的学习兴趣;上机操作的实例更加贴近工程实际和专业要求,做到了理论学习和上机实训相结合,培养目标与企业需求相一致。
参考文献
[1]王勖成.有限单元法[M].北京:清华大学出版社,2003:1-117.
[2]向家伟.“有限元方法及程序设计”课程教学实践[J].重庆工学院学报:自然科学版,21(7):171-173.
[3]李健,林贤坤.力学专业车辆方向有限单元法课程教学探讨[J].科技信息,2012(23).