热动力工程系
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历史沿革

       热动力工程系与叶轮机械研究所是西安交通大学能源与动力工程学院下属的系所合一的教学科研机构。其前身为涡轮机教研室,首任主任为陆振国先生,其后蔡颐年先生、沈祖达教授、俞茂铮教授先后任主任;1994年设立系所后刘斌教授、丰镇平教授、戴义平教授先后担任系主任兼所长,现任系主任兼所长为袁奇教授。

       热力涡轮机(蒸汽轮机与燃气轮机)专业创建于1952年,是我国高等院校中最早成立的专业,现为“能源与动力工程”大类专业的模块之一。1956年首届本科生毕业,1957年随校西迁西安,建立了新的涡轮机实验室,专业得到了进一步发展。1959年开始招收研究生;1981年成为我国首批硕士学位授予单位,1984年被批准为博士学位授予单位,并成为“动力工程及工程热物理”一级学科博士后流动站成员单位,使研究生教育和人才培养进入了一个新的阶段。1998年与内燃机博士点合并成为“动力机械及工程”二级学科,是校“211工程”重点建设的学科之一,也是校“985工程”建设的学科之一。2002年1月被评为国家二级重点学科,隶属于“动力工程及工程热物理”国家一级重点学科,也是动力工程多相流国家重点实验室的成员单位。

       热动力工程系(原热力涡轮机专业)自1952年创办以来,已成为我国培养热力叶轮机械高级专门人才的重要基地之一,至今共为国家培养本专科生3000多名、硕士400多名、博士70多名,分布在祖国各地。培养的学生深受用人单位欢迎并获很高评价,许多毕业生在我国国民经济的各条战线上取得了显著成绩和优异成果,涌现出了一批包括院士、千人、长江学者、杰青、百人计划、厂长(总经理)、总师、省部级领导在内的著名专家、学者、工程师和高级管理者。

师资队伍

       热动力工程系现有教职工20人,其中教授(博导)5人、研究员1人、副教授6人、高工1人、讲师3人、师资博士后3人、高级技工1人;另外聘有国内外院士4人为兼职教授。每年可招收硕士生30余人、博士生10余人,目前在读博士生和硕士生100余人。

 

课程教学

 承担课程名称

 学时数

 授课对象

 目前开课教师姓名

 汽轮机原理

 64

 本科生三年级

 王新军,李军,李亮,宋立明,晏鑫,邓清华

 能源动力机械强度与振动

 32

 本科生四年级

  袁奇,谢永慧

 自动控制原理

 40

 本科生三年级

 戴义平,王江峰

 汽轮机课程设计

 

 本科生三年级

 王新军,李军,李亮,宋立明

 工程分析程序设计

 

 本科生

 李军,宋立明

  透平机械自动调节

  32

 本科生四年级

 戴义平,王江峰

   燃气蒸汽联合循环

 32

 本科生四年级

  高铁瑜,王顺森

 燃气轮机装置

  32

 本科生四年级

 丰镇平,李祥晟,邓清华

 计算软件基础

 32

 本科生四年级

  李军,宋立明

 计算流体动力学

 40

 研究生

 丰镇平,李军,晏鑫

 叶轮机械气动热力学

 40

    研究生

 丰镇平,李亮,邓清华,刘钊

 现代流动测试技术

  40

   研究生

 毛靖儒,王顺森

 透平机械中的两相高速流动

 40

 研究生

 王新军

 新型动力循环

  40

  研究生

 戴义平,陈国慧

 

学科方向

燃气轮机热端部件流动与冷却;

透平多目标多学科优化设计;

特种叶轮机械气动热力学;

密封机理研究;

低温余热利用技术研究;

汽轮机发电机组与电网协调控制研究;

阀门流动损失及噪声产生机理研究;

透平叶片材料冲蚀特性研究;

透平叶片安全及寿命研究;

湿蒸汽凝结及测量研究;

大型风力机气动与强度;

燃气轮机拉杆转子动力学研究;

生物流体力学研究。

 

实验条件

 

有机朗肯循环低温余热发电试验平台

 

                          (a)试验台主体及试验系统                                   

 

(b)叶轮             (c)不同批次的主要试验部件超微型透平气动特性试验平台

小型透平气动特性试验平台

一级半轴流透平非定常气动特性试验平台

    

环形叶栅气动特性试验平台

(a) 旋转密封试验台

(b) 迷宫密封试验件旋转密封试验平台

(a)汽轮机叶片的冲蚀形貌               (b)材料及涂层加速试验台架 材料及涂层高温加速冲蚀试验平台

动力装备阀门定常及非定常气动特性与噪声多功能试验平台

     

(a)流动与换热试验台架                      (b)叶片试验段燃气轮机叶片流动与换热试验平台

                          (a)探针                            (b)测量台架蒸汽湿度在线测量试验平台

(a)FY-800低湍流度低速风洞        (b)涡旋射流边界层分离控制试验台架流动分离控制试验平台

阻尼叶片振动测试试验平台

单滴高速大液滴撞击试验平台

 

拉杆转子试验平台(获国家两项发明专利 ZL2011 1 0062849.8,ZL2008 1 0150322.9)

湿蒸汽试验平台

              

(a) 试验台总体照片                  (b) 环形试验叶栅照片环形空心叶栅缝隙除湿实验台照片图

仪器名称:2604LC型Malvern粒度分析仪

测量范围:0.5~1800μm

器名称:第三代高压现场液滴取样及控制系统(自主研发)

测量范围:5~1000μm

器名称:长距离显微镜和PIV阴影法例子测量仪

测量范围:5~1000μm

 

仪器名称:三维高速非定常粒子图像测量系统(PIV)

仪器参数: 空间分辨率:0.01mm 、时间分辨率:0.5μs 、

速度范围:0.00001~1000m/s 、最小颗粒尺寸:0.01mm

仪器名称:快速响应气动探针测量系统(FRAP)(瑞士)

仪器参数: 压力测量量程:1000mbar(表压) 、系统采样率:200kHz、

可测频率范围:0~48kHz 、探针头部直径:1.8 mm 、压力灵敏度:8 mV/mBar

坐标架自由度:径向移动和绕探针轴转动 、探针移动距离:350mm

温度灵敏度:5 mV/℃ 、工作最大温度:110 ℃ 、共振频率:500kHz

仪器名称:微型动态压力传感器

仪器参数:直径2mm

仪器名称:压力变送器(美国Rosemount公司)

仪器参数:精度0.075%

仪器名称:DASH8HF-HS采集系统(美国Astro-Med公司)

仪器参数: 并行采样率:2MS./s  、信号输入量程范围:100mV~800V 、A/D量化精度:16bit 、频率精度:±0.005%

 

教学成果   

    

王新军,李亮,宋立明,李军编著,西安交通大学出版社,2014年 韩介勤,桑地•普杜达等著,程代京,谢永慧译,西安交通大学出版社,2005

 

科研成果

       研发了具有自主知识产权的叶轮机械叶型、子午流道和通流部分全三维优化设计系统,应用于发电汽轮机、工业汽轮机、燃气轮机及航空和航天发动机涡轮的叶片设计。

1) 研发了中低温热源发电系统及余热利用型汽轮机以及基于有机工质的低温发电系统,在联合循环、工业炉窑和地热能等中低温余热利用领域得到推广和应用。

2) 建立了阻尼叶片强度振动分析及优化设计方法,成功应用于包括CAP1400末级长叶片等三十余支不同叶轮机械叶片的结构优化设计与安全性评估。

3) 研发了重型燃气轮机拉杆转子试验台,应用于多个企业的重型燃机拉杆转子设计中。开发研制的便携式频谱分析仪得到广泛应用。

4) 建立了环形空心叶栅缝隙除湿实验台,实验研究了大功率汽轮机末级空心静叶缝隙除湿性能以及各参数的影响规律,为多个企业的空心静叶除湿结构的设计提供依据。

5) 开展了高参数汽轮机关键技术研究,其中调节阀工作性能测试与优化、汽轮机叶片抗颗粒冲蚀和水蚀的性能测定与高效服役寿命预测、油系统与泵抗汽蚀技术等研究成果已被发电、船舶汽轮机设计与制造企业广泛应用。

6) 发展了叶轮机械旋转密封流动、传热和转子动力特性的流热固耦合技术,研发的新型阻尼密封技术成功应用于汽轮机密封系统设计中。

7) 发展了机网协调控制理论,建立了叶轮机械及其控制系统的数学模型,从热机的角度提高了电力系统的稳定性和负荷适应性,相关技术成果在电力科学研究院等部门广泛应用。

8) 发展了综合考虑非平衡凝结、水相形态演变、水滴轨迹与湿汽损失的湿蒸汽流动综合计算方法,应用于多台火电、核电及舰用汽轮机的设计中。

 

       重大项目信息

1. 承担国家“十五”“十一五”“863”能源技术领域重大专项“100kW微型燃气轮机及其供能系统研制”(编号:2002AA503020,2008AA503020)项目中“向心透平设计研制”,2001~2010年,总经费240万元,负责人丰镇平。

2. 承担国家973项目“燃气轮机的高性能热-功转换科学技术问题研究”(编号:2007CB210100)中“燃气轮机热端部件冷却机理研究”(编号:2007CB210107),总经费521.63万元,负责人丰镇平。

3. 承担国家973项目“大型动力装备制造基础研究”(编号:2007CB707700)中“超限高温服役环境调控机理与双工质冷却新原理”(编号:2007CB707701),总经费60.78万元,负责人王新军。

4. 承担与三菱重工国际合作项目“Development of New Generation’s High Efficiency Steam Turbine by Using MOGA”,2010~2015年,总经费5900万日元,负责人李军。

5. 承担国家863项目“F级中低热值燃料燃气轮机关键技术与整机设计研究”(编号:2008AA05A302)中“F级燃机拉杆转子模化试验与计算研究”(编号:2008AA05A302HZ),总经费65.5万元,负责人:袁奇。

6. 承担国家 “十二五”“863”能源技术领域课题“有机工质低温余热发电关键技术及试验系统研究”(编号:2009AA05Z205),2009~2011年,总经费180万元,负责人戴义平。

7. 承担国家“十二五”国家科技支撑计划课题“基于有机介质低温余热发电关键技术及能源合同管理”(编号:2011BAA05B03),2011~2014年,交大国拨经费525万元,负责人戴义平。

8. 承担国家 “十二五”“863”能源技术领域课题“中低温地热有机工质汽轮机关键技术与设备研制”(编号:2012AA053002),2012~2015年,交大国拨经费565万元,负责人戴义平。

9. 承担国家 “十一五”“863”能源技术领域课题“大型干法水泥线纯低温余热发电双压技术”(编号:2007AA05Z251),2007~2010年,交大国拨经费160万元,负责人戴义平。 

 

        

 

     

 

国际交流

       近年来,我系与日本的东芝、三菱重工以及美国的联合技术公司开展了广泛的技术交流与合作,并连续多年多人赴国际知名学校开展学术交流,参加ASME TurboExpo、ISABE、AJCPP等国际学术会议,与国际同行交流成果。

 

招生就业

       我系每年研究生招生30人左右,均在汽轮机与燃气轮机的相关领域开展研究工作,毕业后部分前往国内外知名高校和研究所进一步学习或工作,部分进入国内相关企业,从事与专业相关的工作。自热力涡轮机专业成立以来,热动力工程系在专业人才培养方面一直得到各行业厂家的大力支持和各种形式的资助。设立热力涡轮机行业基金的倡议得到了众多行业厂家的热烈响应和大力支持。热力涡轮机行业教育基金的集资单位有:

 

东方汽轮机有限公司;

上海汽轮机有限公司;

哈尔滨汽轮机厂有限责任公司; 

北京北重汽轮电机有限责任公司;

杭州汽轮机股份有限公司;

青岛捷能汽轮机股份有限公司;

南京汽轮电机(集团)有限公司;

中国长江动力公司(集团)武汉汽轮发电机厂;

陕西鼓风机(集团)有限公司; 

四维动力行业奖学金(北京全四维动力科技有限公司);

青州青能动力行业奖学金(山东青能动力股份有限公司)。

 

       热动力工程系对上述单位的大力支持表示衷心的感谢并致以崇高的敬意!同时期待其他热力涡轮机相关行业的企事业单位积极参与,支持热力涡轮机行业教育工作。让我们共同为培养热力涡轮机行业未来的工程科技人才而努力,为振兴发展我国的汽轮机和燃气轮机工业作出新的贡献!