发布时间：2023-03-23 15:16:49
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的工程热物理论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词：应用型研究生；工程化教育；培养模式；校企合作
作者简介：王洪杰（1962-），男，黑龙江哈尔滨人，哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，教授；刘全忠（1978-），男，河南浚县人，哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，讲师。（黑龙江 哈尔滨 150001）
基金项目：本文系黑龙江省高等教育学会“十二五”教育科学研究规划课题（课题编号：HGJXH B2110292）的研究成果。
中图分类号：G643 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）31-0016-02
根据教育部的全国研究生学历教育的统计情况，2001～2011年我国在校研究生数从约40万增长到约165万人。招生规模的扩大使得研究生不再是稀有的高层次“研究型”人才，而是成为满足社会需要的普通劳动力要素，对硕士研究生的要求已经由原来的学术型人才需求转变成应用型人才需求。[1]目前培养应用型人才已经成为研究生教育的重点，尤其是对于工科研究生，其学科特征及培养目标决定了其所学的专业知识与工作领域的对应性很强，在培养过程中更强调学生的实际动手操作能力。[2]2008年哈尔滨工业大学开始根据硕士研究生本人志愿、毕业去向、就业形势、学科建设及研究生培养条件来对硕士研究生进行分类培养，将硕士研究生分为学术研究型和应用研究型两种类型，改革研究生培养模式以培养适应社会发展需求的人才。[3]本文结合动力工程及工程热物理学科研究生培养的实际情况，对应用型工科硕士研究生培养模式的构建和应用进行了探索。
一、应用型研究生培养目标的定位
我国工科硕士研究生的培养仍然以学术研究型的培养为主，应用研究型的规模小且没有形成完整的培养体系，这一点和发达国家的研究生培养是存在一定差距的。以美国为代表的发达国家在应用型研究生的培养过程中主要采取协作式培养，通过大学和企业联合培养研究生，实现研究生教育与社会生产相结合，满足社会发展对人才的需求。[4]这种协作式的培养模式是随着世界各国高等教育工程化改革而出现的。
工程化教育是科研与实践的有机结合，目的是培养学生的科研意识、科研能力和创新能力，提高学生分析问题、解决问题的能力。美国较早就意识到改革研究生培养模式的必要性，并加强大学与企业的合作。1967年的《工程教育目标报告》提出了五年一贯制和工程硕士计划，改变了美国高校以研究为取向的传统路线；1989年美国国家研究委员会发表《美国工程教育实践模式》，强调理论与实践相结合的工程教育实践模式。2005年美国工程院发表《2020工程师培养报告》，研究了2020年工程教育的战略与机制。欧盟也在改革与发展过程中先后推出了一系列研究计划，对工程教育的类型、模式和核心课程等问题进行了阐述。[5]
为了解决我国工程教育过于学术化和偏离实际需要的问题，教育部在全国范围内推进了卓越工程师培养计划。卓越计划的目标是促进工程教育改革和创新，全面提高我国工程教育人才培养质量。按照卓越工程师培养计划的要求，对于应用型工科研究生的培养应该以校企的深度合作模式为主，强化培养学生的工程能力和创新能力。卓越工程师培养的目标与美国协作式培养的目标是类似的，但是在我国只有较少的工科院校能很好地与企业进行合作培养研究生，因此如何创建高校与行业企业联合培养人才的新机制、创新工程教育的人才培养机制、建设高水平工程教育师资队伍、制订人才培养的标准和评价体系成为当前应用型工科研究生培养模式改革的重点建设内容。
二、应用型研究生培养模式的构建
1.构建应用型研究生课程体系
为了适应应用型工科研究生的培养，必须调整目前的研究生课程体系，更新课程的教学内容。对于工程问题的解决，通常需要多学科知识的综合应用，因此在课程体系的构建过程中应该注重跨学科的培养，对于课程的设置应该更加广泛，而不是学位课和选修课都局限于某一个学科甚至是一个专业方向。从培养过程来看，广泛的课程设置有助于学科间知识的联系和知识体系的完善，使研究生在掌握扎实的专业基础知识之上有更丰富的综合应用能力。因此，在公共基础课程和学科平台课程组成的学位课之外应该按照综合培养的目标构建跨学科的课程选修体系，以学位课为平台、选修课为模块，构建跨学科的应用型课程体系。
2.改进教学方式与方法
对于应用型工科研究生，不宜采用“满堂灌”的注入式教学方法。教师可以“专题讨论”、“专题报告”和“专题文献”等教学形式，要求研究生在导师指定的专题下查阅国内外有关资料，使研究生有了一定的读书量，增强了查阅资料和综述的能力。研究生根据自己的读书心得在教师组织的讨论会或报告会上提出自己的见解，有问答、有辩论，师生共同商讨，这样有利于培养研究生的自学能力和提出问题、解决问题的能力，有利于培养研究生思维表达能力和分析问题的能力。在对教学方式与方法的改革中，应该鼓励教师采用启发式、研究型、案例教学等方式，从而实现由知识传授为主向工程能力培养为主转变，由教师为主导向以学生为中心转变，学生由被动依赖向研究型学习转变。
3.实行校内外导师的联合指导
目前大多数研究生还是由一位硕士生导师指导，受导师个人学术水平和工程能力的束缚，研究生的培养具有很大的局限性。企业具有大量工程能力强的高级技术人才，如果能够深入参与研究生的培养，将很大程度上提高教师队伍的工程化实践能力。因此，应该由所在学科点和企业实习基地共同安排校内导师和企业合作导师，共同负责制订培养计划、选定学位论文题目。研究生在完成课程学习、文献检索并做好开题报告后，尽早进入企业开展课题研究。由于是双导师联合指导，在研究生培养过程中应注意做到责任分工明确，充分交流与合作，避免互相牵制与责任推脱。所在学科应该对指导教师队伍加强监督并创造机制化的交流渠道。
4.加强校企联合培养基地建设
应用型研究生校企联合培养基地是开展研究生工程实践能力培养的基本条件，同时，联合培养基地也应该是科学研究成果的转化平台。也就是说，联合培养基地应该为研究生从工程实践中提炼出科研课题，通过科学研究解决工程问题并实现研究成果的合理转化。通过校内指导教师和企业合作导师的联合指导，使应用型研究生充分利用企业内部各种实践条件，开展与工程实际紧密联系的各种应用型课题研究。通过充分接触具体工程实践环节，培养其实验技能、专业技能、设备操作技能，使其充分接触具体生产实践环节，将所学专业知识融入社会生产实际之中，培养实践能力强的应用型研究生。
5.加强教学过程管理，完善质量评价体系
教学过程管理和质量评价体系是应用型工科研究生培养模式正常化、制度化运行的有力保障，尤其是学生在校企联合培养基地从事研究工作期间，由于学校和企业制度的差异，容易出现教学过程管理的缺失。校企联合培养研究生实践基地的日常运行通常由企业负责，学校要安排专人负责与企业的具体联络工作，定期交换信息，沟通和协调双方关系。培养基地应按照依托企业的规章制度对学生进行管理，同时也要健全内部管理规章制度。学校应加强对教师选派、教学安排、质量评价等关键环节的管理，教育学生自觉遵守各项规章制度和劳动纪律，服从培养基地管理人员和指导教师的管理，保守商业机密。对于研究生的毕业论文的评价也应区别于传动学术研究型研究生的论文评价体系，注重论文成果的实际应用性。
三、应用型研究生培养模式的应用与实践
哈尔滨工业大学动力机械及工程热物理学科为国家一级学科重点学科，教学和科研实力雄厚。卓越工程师培养计划实施以来，学科所在学院与哈电集团下属的哈尔滨电机厂、锅炉厂和汽轮机厂等企业签署了“卓越工程师培养计划合作协议”，与哈尔滨电机厂共建了面向全国高校的国家级工程实践教育中心及校级研究生教育实践基地，校企合作层次得到了很大的提高。校企双方共同制定了校外研究生培养基地管理制度并制定了学位论文工作方案，使研究生的校企联合培养有章可循，有据可依。学科由校内硕士生导师和企业合作导师共同指导应用型硕士研究生，研究生入学后由学科点和企业实习基地商讨安排校内导师和企业合作导师，学校导师负责制订培养计划，并与企业导师充分协商，为研究生选定学位论文题目。研究生按培养计划要求在第一学年内完成课程学习、文献检索并做好开题报告，第二学年进入企业开展课题研究，按要求完成论文后回校参加答辩。
哈尔滨工业大学动力机械及工程热物理学科每年派遣一定数量的青年教师到企业接受工程化培养，也为企业科技人员提供攻读博士、硕士学位研究生、在职培训、学术讲座等形式的继续教育。另外，依托哈尔滨锅炉厂、电机厂、汽轮机厂等国有企业的资源，以动力机械及工程热物理学科与国内大中型企业进行长期的科研和教学合作为基础，从企业中聘请富有教学经验的高级工程师壮大教师队伍。国有企业的工程师具有丰富工程经历，掌握了较先进的工程技术，是补充应用型工科研究生培养教师队伍的师资源泉。目前学校已有6位高级工程师作为校外研究生培养基地的企业导师，已合作指导博士研究生1人，硕士研究生8人。在应用型研究生培养期间，通过企业的国内外技术交流平台选送5人参加国际会议，发表EI、SCI检索学术论文20余篇，参加校企合作培养的研究生工程意识、工程素质和工程实践能力有了大幅提高。
四、结束语
校企协作式的应用型工科研究生培养模式使得研究生教育能更好地面向社会需求，推动研究生教育的可持续发展，已经得到了广大教师的充分认同。结合各工科院校的学科特色，充分利用企业的科研和人才资源，锻炼学生的工程实践能力和科技创新精神，是应用型工科研究生培养模式改革的基本思想。由于各工科院校办学定位不同，合作企业的文化也有较大差异，构建一种适合学科发展的应用型工科研究生培养模式需要在长期的实践过程中总结和完善。
参考文献：
[1]刘耘.对地方大学应用型人才培养模式的探索[J].中国高教研究，2006，（5）：7-9.
[2]周德俭，徐建平.试论普通工科院校硕士研究生培养的地位、作用与模式[J].高教论坛，2004，（3）：6-10.
[3]吴杨，丁雪梅.欧洲硕士学位类型、学制的研究以及对我国的启示[J].中国高教研究，2006，（2）：50-53.
本文针对供热空调系统偏大设计的现状，分析了设计过程中涉及的许多因素的不确定性本质；提出供热空调系统保证率设计的概念，它直接以室内热环境的保证率为依据去做设计，真正体现了工程设计中投资与功能的对立统一；给出随机分析方法的思路和开发智能集成化的建筑热环境分析系统的构想，为实现供热空调系统保证率设计打下基
础。
关键词：供热空调系统保证率设计建筑热环境随机分析
近年来，随着国民经济的增长和人们物质生活水平的提高，供热空调系统的应用日益广泛，使得建筑物的供热空调能耗也逐年增大。我国是发展中国家，资金和能源的供求矛盾日趋激烈，因此供热空调系统的合理设计已提到日程上来。
虽然建筑热物理理论近来有较大发展，从稳态传热算法到动态传热算法，从单一围护结构的。到建筑物整体的传热算法传热算法。但是长期以来，建筑热物理基本上都是作为确定性过程来研究的，即在确定的室外气象参数和室内发热量的条件下，做建筑热物理的有关计算，如建筑物冷热负荷的计算等，再去设计供热空调系统，分析建筑物能耗等。在供热空调设计过程中往往对每个不确定环节乘以一个大于1的安全系数，如此层层加码设计出的系统不可避免会造成设备容量选择偏大，这一方面浪费了初投资，别一方面由于设备常运行于低负荷状态，也降低了设备效率，造成了运行和维修费用的增加。
供热空调系统的偏大设计有社会经济体制和管理体制不合理方面的原因，如设计费用按建筑总投资的固定比例计算，建筑物供热按建筑面积而不是实际耗热量收费，甲方往往只是控制建筑物初投资，忽视建筑物的运行和维修费用等。此外，设计人员也缺乏一套科学的方法来处理各种不确定性因素对供热空调系统设计的影响。
由于室外气象和室内热源都是随机过程，它们作用在建筑物上产生的建筑热环境也是随机过程，因此应该采用随机分析的方法去研究建筑热环境。随机分析的方法追求的是某个量（如室温、供热负荷等）的概率分布，而不是具体的某个数值。建筑热环境是复杂的系统，其中存在许多不确定性。因此，在研究建筑热环境时，不仅要了解建筑热环境的系统性能指标的期望值（平均值），而且要了解这些指标的标准偏差。这样，就能在概率意义上定量描述这些不确定性因素对建筑热环境的影响。而以往确定性的方法只能得到建筑热环境系统性能指标的某个数值，由于在处理室外气象和室内热源这些不确定性因素时采用简单的保守数值，往往使得计算得到的性能指标远远高于实际需要的性能指标。1978年诺贝尔经济学奖得主H·A·Simon提出的有限合理性原理[1]，从哲学意义上精辟地论述了客观世界复杂性与不确定性的本质："…客观世界是极其复杂的，人们头对它的认识总是有限的，因此客观总是的角是个集合，而不是一个点…"。也就是说，客观世界中的，它们构盛开个集合，这个集合中的每个解都可看成某种程度上的满意解。如果片面地追求唯一解或最佳解，那么往往不得不引进许多假设、近似或约束，这样求得的所谓唯一解或最佳解很可能反而远离真实解的集合，见图1。
图1Simon的有限合理性原理示意图
以空调设计负荷的计算为例，传统的确定性方法取室外气象和室内热的最不利数值，采用动态模拟程序去计算空调设计负荷。实际空调负荷是随机变化的，而确定性模拟方法并没有给出实际空调负荷小于空调负荷的可能性大小，致使设计人员在选定空调设备时，为安全起把空调设计负荷乘以一个大于1的安全系数。由于各种不确定性因素的作用，实际空调系统的运行状态也是随机变化的，因此应根据空调负荷这一随机变量的概率分布来确定空调设计负荷，选择空调设备，也就是在不同概率信度下确定不同的设备容量。概率信度的确定则与建筑物的使用功能和甲方的经济观念密切相关，体现了空调系统设计中功能与投资的对立统一关系。
供热空调系统的设计和建筑结构的设计不同。建筑结构设计的目的在于提供居住、生产和科研的场所，因此要求几乎绝对的保证，一旦发生事故，如房屋倒塌，那么不仅会损坏产品、仪器，而且会造成生命危险。供热空调系统的设计目的在于提供生活、生产和科研需要的室内热环境，如果在一定短时间里室内热环境偏离设计要求，并不会造成太大的损失或危害。对于精密仪器车间等对空调精度和可靠性要求比较高的工艺空调系统，设计的可靠性可以定得高一些，因为一旦空调系统出故障，会影响产品质量或仪器寿命；而对于一般民用住宅、办公楼和宾馆的舒适空调系统，往往允许室内热环境在一定短时间里偏离设计要求，这不仅不会损害人体健康，反而有利于消除或防止空调建筑普遍存在的综合症。可见，供热空调系统的设计允许一定的不保证率，如果设计要求的不保证率越小，那么需要空调系统的容量就越大，这正好体现了工程设计中投资与功能的对立统一关系。
由于供热空调系统的设计涉及许多不确定因素，如室外气象、室内热源、建筑物的围护结构、整个建筑中各房间的空调系统的同时使用情况、空调系统本身的设备故障、衰老以及建筑物空调面积的扩大等。因此，如果片面地追求供热空调系统的安全性，那么常常导致以最不利的条件作为设计条件，势必造成供热空调系统的容量偏大。实际空调系统的运行状态是随机变化的，也就是说，空调负荷系统是随机变量，它服从一定的概率分布，如图2所示。
图2空调负荷的概率分布
从图2可见，在95%的概率信度（即5%的不保证率）下，空调负荷小于1820kW；如果信度提高到99%，那么空调负荷小于2160kW。换言之，在100年里，空调负荷大于1820kW和2160kW的年头分别不可能超过5个和1个。图2还说明，在大部分时间里（90%的概率），空调负荷不超过1640kW，如果概率信度提高5%和9%，那么负荷分别增加11%和32%。按传统的安全设计思想，采用最不利的室外气象和室内热源条件做计算，得到的空调负荷可能是3200kW，据此选择空调设备，那么在大部分时间里（90%的概率），空调设备的负荷率不超过51%（1640/3200）；在很炎热的夏季里（100年一遇），空调设备的负荷率也不超过68%（2160/3200）。这样的设计不但导致初投资的增加，而且导致运行费用的增加。图2清楚地刻划了空调负荷的随机波动特性，也容易在工程设计中作用。
这种直接根据室内热环境的保证率去做设计新思想，即保证率设计，追求的是在某种不利条件下，合理确定保证率，使供热空调系统在保证时间内可靠地实现设计要求，而不是在任何条件下都要求保证室内热环境。因此，保证率设计是对传统安全发展方向。
保证率的确定则与具体建筑物类型、使用功能和甲方的经济观念有关，如果保证率取得偏大，会直接导致选择的空调设备容量偏大，造成一次投资和二次投资的增加；相反，如果保证率取得偏小，那么由于室内热环境在较多时间里偏离生产、生活或科研条件的要求，会导致工作效率的降低和产品质量的下降，造成损失费用的增加。因此，综合考虑投资和损失费用与空调系统设计保证率之间的关系，可以找到最优的保证率，使得按它设计出的空调系统的总费用（总投资与由于空调系统保证不了合适的室内热环境而造成的损失费用之和）最小（见图3）。可见，保证率设计的概念充分地体现了工程设计中投资与可靠性（保证率）之间的对立统一关系。
图3空调设计中投资与可靠性之间的辩证关系
为实现供热空调系统的保证率设计，需要一套随机分析的方法，去定量刻划设计过程中诸多不确定性因素的影响，给出供热空调系统设计负荷的概率分布。为此需要解决以下一些基本问题：
·室外气象和室内热源的描述
建立室外气象的多维多阶自回归时间序列模型，以描述实际气象过程的不平衡性以及各气象参数在时间上的自相关和互相关性。建立描述室内热源随时间周期波动的简化的随机模型。
·建筑物的描述
现有的建筑物热模型都不适合于做随机分析，为此建立了状态空调建筑热模型，它能利用以上建立的随机气象模型和随机室内热源模型。
·供热空调系统二次设备（如散热器和风机盘管）的同时使用情况
·供热空调系统从一次设备到二次设备过程中各种介质传输管网能量损失的描述
·供热空调
设备衰老特性、故障特征和维修制度的描述
·供热空调设备的备用和供热空调面积的扩大考虑
·开发一个以CAD为基础的智能集成化的建筑热环境的分析系统，帮助工程师做设计
从80年代初其开始，江亿从事建筑热环境随机分析的研究工作，1988年到1992年完成中国科学院一个青年基金项目[2]，进行有关随机分析的基础理论研究；并和英国建筑研究中心的系统性能预测室合作，完成对随机分析程序的验证[3]。近年来发表了一些文章[4]～[10]对随机分析的意义、方法和应用都有较详细的论述。这些是空调负荷保证率设计的基础研究的一部分，还有许多工作要进行。但供热空调系统的保证率设计无疑提供了一种彻底改变该行业不合理的设计现状的方法，它有着光明的发展前程。
参考文献
1HASimo.Thesciencesoftheartificialintelligence.2ndEd.TheMITPress,Cambridge,Massachusetts.1981.
2江亿，洪天真，建筑热过程的随机分析，中国科学院青年基金项目研究报告，1992。
3THong,YJiang.StochasticAnalysisoftheBuildingThermalEnvironmentofUK.1994.
4洪天真，建筑热环境的随机分析，博士学位论文。清华大学热能系。1994。
5洪天真，江亿，冬季供暖系统负荷设计算用的室外综合计算温度，暖通空调，1993，（3）。
6江亿，洪天真，建筑热过程随机分析的背景、方法和应用，暖通空调，1993（6）。
7江亿，洪天真，张金乾等，IISABRE：智能集成化的建筑热环境分析系统，全国暖通空调制冷学术年会论文，1994。
8YJiang,THong.StochasticAnalysisofOverheatingRiskinBuildings.ProceedingsofCLIMA2000,London,1993.
专业建设概况
专业定位。新能源科学与工程专业围绕浙江大学“以人为本、整合培养、求是创新、追求卓越”的教育理念，以“培养知识、能力、素质俱佳，具有国际视野的新能源科学与工程专业拔尖创新人才和未来行业领导者”为宗旨，以新能源的开发、储运、利用为特征，紧密结合学科前沿和行业发展需要，积极培养满足国家战略性新兴产业的创新型人才。
培养目标。培养具备热学、力学、电学、机械、自动控制、能源科学、系统工程等宽厚理论基础，掌握可再生能源和新能源专业知识，能从事清洁能源生产、可再生能源开发利用、能源环境保护、新能源开发、工程设计、优化运行与生产管理的跨学科复合型高级人才。
课程设置。专业课程设置按照浙江大学“通识课程+大类课程+专业课程”体系进行构建，其中专业课程包含专业基础课、专业核心课和专业实验实践课。专业基础课的安排上，设置了如工程流体力学、工程热力学、传热学、能源与环境系统工程概论等基础课程，使学生具有热学、力学、机械、能源科学和系统工程等宽厚理论基础。专业核心课程开设了包括生物质能源、太阳能、风能、氢气大规模制取的原理和方法、新型液体燃料能源等课程，旨在让学生掌握新能源领域相关科学原理、工艺以及新技术研究发展趋势方面的知识。在专业实验实践课程上，安排了新能源实验、认识实习、风电风机课程设计、生物质发电系统课程设计等，使学生掌握新能源的有关实验，掌握现场运行，工程设计和生产管理等知识，为今后从事新能源开发利用工作打下基础。
专业建设特色
依托动力工程及工程热物理国家重点一级学科平台，浙江大学新能源科学与工程专业建设体现出鲜明的科研与教学相长的教学特色。
强大的学科平台。能源系拥有国内一流的学科与科研优势，具备国际竞争的实力。现有国家重点一级学科1个，一级学科博士点1个，国家重点实验室1个，国家工程研究中心2个。设博士点8个、硕士点8个、博士后流动站1个。连续5年科研经费超过亿元。依托强大的学科与科研优势，以及不断在学科交叉领域取得的创新型研究进展，为学生直接参与项目研究、在实践中培养创新精神创造了条件；同时为优秀大学生继续深造提供了宽广的平台。能源系在新能源领域已有大量的研究积累，开展了大量新能源的研究方向，如太阳能热利用发电技术，生物燃料电池，微藻制油等，并已承担了新能源方向的973项目2项，863项目多项。
一流的师资力量。能源系拥有一批在国际上具有竞争力的中青年人才，其中院士1人，“973计划”项目首席科学家3人，长江学者奖励计划特聘教授6人，国家杰出青年基金获得者5人，浙江省特级专家2人，国家百千万人才工程人选7人，教育部跨世纪和新世纪优秀人才5人。全系教师队伍具有博士学位比率达93.1%，已形成了一支知识结构、学历结构和学缘结构优化、年龄结构合理、教育教学能力和研究能力突出、具有国际竞争力的教学团队。在新能源专业方向上，已形成了由院士牵头，5位长江学者和一大批教授为核心的新能源研究队伍。
先进的教学模式。专业建设以拓宽专业基础、专业知识面为宗旨，制订与国家发展需求相适应的本科教学计划和课程体系。科研成果通过教学改革、课堂教学、大学生科技创新活动、毕业论文（设计）等途径，转化为教学资源，实现教学科研互动，为学生创新能力的培养提供了平台。能源系积极开展本科教学改革，“结合国家重大需求，创建能源与环境复合型人才培养新体系”获2009年国家级教学成果二等奖；《工程热力学》、《热工实验》课程获国家级精品课程称号；“国家级能源与动力实验教学示范中心”2012年通过专家验收。
开放的实践体系。经过多年的建设，能源系建立和发展了与学科前沿及行业发展紧密结合的能源与动力创新型人才培养实验实践教学体系。依托动力工程及工程热物理国家重点一级学科、能源清洁利用国家重点实验室，以能源与动力国家级实验教学示范中心建设为契机，通过实验课程精品化、建设学生创新实验室和节能减排实践基地、开展以全国大学生节能减排竞赛为代表的各类学生科技创新活动、与行业领军企业共建创新实践教学基地等形式，构建了多层次训练、多学科交叉、全方位辐射的立体创新实践平台。
专业建设成效
学科资源与科学研究成果及时、有效地引入本科教学建设中，为本科教育提供了大量优质资源，有效地提升了教学质量。本科生对该专业的认同度高，目前该专业已经成为最受学生欢迎的热门专业之一，学生主修专业确认平均绩点在4以上，在工科专业中排名第三。
核心课程精品化建设。专业依托教师在新能源领域的前沿研究方向，将科研方法、体验与成果引入课程，推进核心课程精品化建设。2013级培养方案修订中，确定《太阳能》、《生物质能源》2门专业核心课程建设，并增设了《非常规天然气和合成气开发与发电技术》、《生物质直燃发电技术》、《新型液体燃料能源》等课程，优化了课程结构，体现了专业特色。
专业教材高质量建设。近年来，教师总结多年科研和教学经验，出版了《能源与环境系统工程概论》、《能源工程管理》等2部“十一五”国家级规划教材。出版了《热学基础》、《核电与核能》、《热能专业英语阅读与写作》、《燃烧理论与污染控制》、《多孔介质燃烧理论与技术》、《二氧化碳捕集封存和利用技术》、《生物质液化原理及技术应用》等专业课程指导教材。
实验教学创新性建设。教师结合新能源领域的科研项目研究成果和科研项目实验台开展新开实验课程项目的建设与研究，开设了“硫碘热化学循环制氢”、“流动和雾化的激光测量”、“生物能源实验”等实验项目，同时充分利用学科实验室的设备为学生提供优质的实验环境。
实习基地全面性建设。在校外实践教学基地建设中，与东方电气集团东方锅炉股份有限公司、上海锅炉厂、浙能集团等9家企业签订了校企合作协议，并根据行业面向与专业培养目标，对校企合作的课程进行了合理的规划，注重实习企业的交叉互补。如东方锅炉、上海锅炉厂等企业提供热能转化设备的实践实习；深圳东方锅炉控制有限公司提供热能设备控制方面的实习；蓝天环保等提供燃烧污染控制方面的实习；华电电力科学研究院提供测试方面的实习；广州瑞明电力股份有限公司提供电厂整体的实习。上海锅炉厂有限公司、东方电气集团东方锅炉股份有限公司成为首批国家级工程实践教育中心。
学生科技创新活动开展。能源工程学系打破教学、科研、学科实验室界限，学生通过自主立项或参加教师的科研项目，自定实验方案、自主完成大学生科研训练计划、节能减排竞赛等课外科技创新活动。目前，新能源科学与工程专业本科生已获得SRTP立项31项，浙江省大学生科技创新活动计划项目3项，全国大学生创新创业训练计划项目1项；获校级大学生节能减排学科竞赛奖项15项，获国家级大学生节能减排竞赛三等奖1项。
未来专业建设的方向
形成特色鲜明的专业课程体系。顺应国内外新能源产业发展趋势，结合学科研究特色，进一步梳理现有课程设置，完善“重基础、强实践”的课程体系；进一步凸显新能源科学与工程专业的建设特色，形成以力学、热学为专业基础教学内容，太阳能、生物质能、风能等新能源的开发、储运、利用技术为专业核心教学内容，课内外实验实践环节相结合的专业课程体系。
关键词：物料循环量 燃料特性 循环倍率
中图分类号：TK229文献标识码： A
引言
物料循环量是循环流化床锅炉设计、运行中的一个非常重要的参数，该参数对锅炉的流体动力特性、燃烧特性、传热特性以及变工况特性影响很大。
物料循环量的定量表述一般采用三种方法。第一种方法采用循环倍率的概念，其定义如下：
R=FS/FC
R：循环倍率；
FS：循环物料量，kg/h；
FC：投煤量，kg/h；
采用循环倍率最大的优点是直观，计算比较方便，并可对循环流化床锅炉进行大致的分类，目前它被广泛地应用在循环物料量的定量描述中。但采用循环倍率的概念也有其不足之处，首先同一容量的锅炉由于燃煤品质不同，投煤量也不相同，这样在同样的固体颗粒循环量下循环倍率也不相同。其次，在采用脱硫剂时其物料循环量也与投煤量相比，则从概念上不尽合理。第三，由于许多燃用优质煤的循环流化床锅炉，需添加惰性物料，作为循环物料，而这一部分也与投煤量相关联，因此也不尽合理。所以近年来许多人采用第二种方法，即用单位床层面积上的物料循环量来直接描述，即GS。第三种方法是，确定的循环倍率为床内上升段中采用循环技术与不采用循环技术时的灰量之比。目前一般采用第一种和第二种方法。
上面所说的物料循环量主要是指外部物料循环量，即通过返料机构送回床层的物料量，实际上在循环流化床锅炉中，有很大的内循环量。内循环量主要取决于床内构件及流体动力特性。
下面讨论的物料循环量一般是指外部物料循环量。内循环物料量考虑起来比较困难，但内循环在提高脱硫、燃烧的效率方面，其影响与外循环基本上是相同的，对平衡床内温度的影响与外循环不尽相同，但有一点是非常明显的，即内循环增大后，外循环可以适当的降低一些。
在不考虑炉内燃烧脱硫时，循环倍率在实际锅炉中可根据各段的灰平衡以及分离器的效率来确定。
二、运行参数对确定物料循环量的影响
（一）燃料特性对确定物料循环量的影响
燃料特性对确定物料循环量有很大的影响。一般认为，对燃料热值高的煤循环倍率也高，但对挥发分高的煤，则可取较小的循环倍率。但这只是一个总的原则，由于各制造厂本身选取的循环倍率值相差甚大，目前很难给出一个适合各种类型锅炉的循环倍率值。但对于Circofluid型循环流化床锅炉，Bob等提出燃料发热量越高，灰分越低，水份越高，选取的循环倍率也越高。
（二）热风温度及回送物料温度对循环倍率的影响
热风温度变化时，如果循环物料的回送温度及循环倍率均不变，则床层温度会提高。如果考虑床层温度固定在脱硫最佳温度或某一定值时，此时应增加循环倍率，从而保持床温一定。
提高循环物料回送温度时，如果其他参数不变，则根据床内热量平衡，床层温度会提高，此时若要保证床层温度维持在一定值，则应提高循环倍率。
三、物料循环量的变化对运行的影响
（一）物料循环量对燃烧的影响
物料循环量增大时对床内燃烧的影响，主要体现在一下几个方面。首先是物料循环量增加，使理论燃烧温度下降，特别是当循环物料温度较低时尤为如此。其次，由于固体物料的再循环而使燃料在炉内的停留时间增加，从而使燃烧效率提高。当然如果燃烧效率已经很高，再增加循环物料量对燃烧效率的影响就会很小。第三，物料循环使整个燃烧温度趋于均匀，相应的也降低了燃烧室内的温度，这样使脱硫和脱硝可以控制最佳反应温度，但对于冉阿少则降低了反应速度，燃烧处于动力燃烧工况。
（二）物料循环量对热量分配的影响
当循环物料回送温度低于550℃时，省煤器应布置在分离器的前后，当回送温度大于550℃时，省煤器可单级布置于分离器之后，回送温度低于730℃以前，对过热器的影响不很明显，过热器仅需双级布置；但当回送温度大于730℃以后，过热器经常布置成三级，其中一级布置在分离器后的对流竖井中；当回送温度上升时，炉膛部分的吸热增加；当回送温度高于850℃时，对流区段也就不复存在。
（三）物料循环量与变负荷的关系
对于循环流化床锅炉，改变循环倍率即可满足负荷变化的要求。降低循环倍率可使理论燃烧温度上升，从而可以弥补由于在低负荷时相当于正常负荷时过大的水冷壁受热面而造成的烟气过度冷却。同时，也可以降低水冷壁的传热系数，从而使炉膛出口温度不变。在正常负荷下，保持循环倍率设计值运行，随着负荷的下降，循环倍率也随着下降，到达到1/3~1/4负荷时，循环流化床锅炉按鼓泡流化床方式运行，物料循环量为零。此时可以保证汽温、汽压在允许的范围内。只要适当调节物料循环量，循环流化床锅炉就有很好的负荷适应能力和良好的汽温调节性能。
（四）物料循环量对脱硫、脱硝的影响
在循环流化床锅炉中，Ga/S摩尔比一般为1.5~2.0。在循环物料中部分是未与SOX反应的CaO颗粒，因此物料循环量增加，则送入床内的CaO量也随之增加，这样就会使脱硫率增大。如果脱硫率一定，则Ga/S摩尔比明显的降低。
固体物料在炉内循环，使炉内的碳浓度增加，从而加强了NO与焦炭的反应，并使NO排放量下降。固体颗粒物料循环量的变化还会对循环流化床的流体动力特性，如固体颗粒浓度分布、压力分布，固体颗粒在炉内的停留时间以及壁面热流浓度，传热传质特性等影响。
四、有利循环倍率的确定方法
在循环流化床锅炉中，固体颗粒物料循环量增加，会使锅炉的燃烧效率、脱硫效率提高。由于床内固体颗粒浓度增加也会使传热系数增加，同时物料循环量的变化会影响床内的稀、浓相的热量平衡及热量分配，但同时物料循环量的增加又会增加床层总阻力，增加风机电耗。如果在固体颗粒循环回路中还布置有直接冲刷的管束，则物料循环量增加还会使磨损的可能性增大。所以说，有利的循环倍率应该是考虑了燃烧、脱硫、脱硝、传热、热平衡、风机能耗、磨损等因素的一个综合参数。
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关键词:梯度功能材料,复合材料,研究进展
Abstract:Thispaperintroducestheconcept，types，capability，preparationmethodsoffunctionallygradedmaterials.Baseduponanalysisofthepresentapplicationsituationsandprospectofthiskindofmaterialssomeproblemsexistedarepresented.ThecurrentstatusoftheresearchofFGMarediscussedandananticipationofitsfuturedevelopmentisalsopresent.
Keywords:FGM；composite；theAdvance
0引言
信息、能源、材料是现代科学技术和社会发展的三大支柱。现代高科技的竞争在很大程度上依赖于材料科学的发展。对材料,特别是对高性能材料的认识水平、掌握和应用能力,直接体现国家的科学技术水平和经济实力,也是一个国家综合国力和社会文明进步速度的标志。因此,新材料的开发与研究是材料科学发展的先导,是21世纪高科技领域的基石。
近年来,材料科学获得了突飞猛进的发展[1]。究其原因,一方面是各个学科的交叉渗透引入了新理论、新方法及新的实验技术;另一方面是实际应用的迫切需要对材料提出了新的要求。而FGM即是为解决实际生产应用问题而产生的一种新型复合材料，这种材料对新一代航天飞行器突破“小型化”，“轻质化”，“高性能化”和“多功能化”具有举足轻重的作用[2]，并且它也可广泛用于其它领域，所以它是近年来在材料科学中涌现出的研究热点之一。
1FGM概念的提出
当代航天飞机等高新技术的发展，对材料性能的要求越来越苛刻。例如：当航天飞机往返大气层，飞行速度超过25个马赫数，其表面温度高达2000℃。而其燃烧室内燃烧气体温度可超过2000℃，燃烧室的热流量大于5MW/m2,其空气入口的前端热通量达5MW/m2.对于如此大的热量必须采取冷却措施，一般将用作燃料的液氢作为强制冷却的冷却剂，此时燃烧室内外要承受高达1000K以上的温差,传统的单相均匀材料已无能为力[1]。若采用多相复合材料,如金属基陶瓷涂层材料,由于各相的热胀系数和热应力的差别较大,很容易在相界处出现涂层剥落[3]或龟裂[1]现象，其关键在于基底和涂层间存在有一个物理性能突变的界面。为解决此类极端条件下常规耐热材料的不足，日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三人于1987年首次提出了梯度功能材料的概念[1]，即以连续变化的组分梯度来代替突变界面,消除物理性能的突变,使热应力降至最小[3]。
随着研究的不断深入，梯度功能材料的概念也得到了发展。目前梯度功能材料(FGM)是指以计算机辅助材料设计为基础，采用先进复合技术，使构成材料的要素（组成、结构）沿厚度方向有一侧向另一侧成连续变化，从而使材料的性质和功能呈梯度变化的新型材料[4]。
2FGM的特性和分类
2.1FGM的特殊性能
由于FGM的材料组分是在一定的空间方向上连续变化的特点如图2,因此它能有效地克服传统复合材料的不足[5]。正如Erdogan在其论文[6]中指出的与传统复合材料相比FGM有如下优势:
1)将FGM用作界面层来连接不相容的两种材料,可以大大地提高粘结强度;
2)将FGM用作涂层和界面层可以减小残余应力和热应力;
3)将FGM用作涂层和界面层可以消除连接材料中界面交叉点以及应力自由端点的应力奇异性;
4)用FGM代替传统的均匀材料涂层,既可以增强连接强度也可以减小裂纹驱动力。
2.2FGM的分类
根据不同的分类标准FGM有多种分类方式。根据材料的组合方式，FGM分为金属/陶瓷，陶瓷/陶瓷，陶瓷/塑料等多种组合方式的材料[1]；根据其组成变化FGM分为梯度功能整体型（组成从一侧到另一侧呈梯度渐变的结构材料），梯度功能涂敷型（在基体材料上形成组成渐变的涂层），梯度功能连接型（连接两个基体间的界面层呈梯度变化）[1]；根据不同的梯度性质变化分为密度FGM，成分FGM，光学FGM，精细FGM等[4]；根据不同的应用领域有可分为耐热FGM，生物、化学工程FGM，电子工程FGM等[7]。
3FGM的应用
FGM最初是从航天领域发展起来的。随着FGM研究的不断深入,人们发现利用组分、结构、性能梯度的变化,可制备出具有声、光、电、磁等特性的FGM,并可望应用于许多领域。
功能
应用领域材料组合
缓和热应
力功能及
结合功能
航天飞机的超耐热材料
陶瓷引擎
耐磨耗损性机械部件
耐热性机械部件
耐蚀性机械部件
加工工具
运动用具:建材陶瓷金属
陶瓷金属
塑料金属
异种金属
异种陶瓷
金刚石金属
碳纤维金属塑料
核功能
原子炉构造材料
核融合炉内壁材料
放射性遮避材料轻元素高强度材料
耐热材料遮避材料
耐热材料遮避材料
生物相溶性
及医学功能
人工牙齿牙根
人工骨
人工关节
人工内脏器官:人工血管
补助感觉器官
生命科学磷灰石氧化铝
磷灰石金属
磷灰石塑料
异种塑料
硅芯片塑料
电磁功能
电磁功能陶瓷过滤器
超声波振动子
IC
磁盘
磁头
电磁铁
长寿命加热器
超导材料
电磁屏避材料
高密度封装基板压电陶瓷塑料
压电陶瓷塑料
硅化合物半导体
多层磁性薄膜
金属铁磁体
金属铁磁体
金属陶瓷
金属超导陶瓷
塑料导电性材料
陶瓷陶瓷
光学功能防反射膜
光纤;透镜;波选择器
多色发光元件
玻璃激光透明材料玻璃
折射率不同的材料
不同的化合物半导体
稀土类元素玻璃
能源转化功能
MHD发电
电极;池内壁
热电变换发电
燃料电池
地热发电
太阳电池陶瓷高熔点金属
金属陶瓷
金属硅化物
陶瓷固体电解质
金属陶瓷
电池硅、锗及其化合物
4FGM的研究
FGM研究内容包括材料设计、材料制备和材料性能评价。
4.1FGM设计
FGM设计是一个逆向设计过程[7]。
首先确定材料的最终结构和应用条件,然后从FGM设计数据库中选择满足使用条件的材料组合、过渡组份的性能及微观结构,以及制备和评价方法,最后基于上述结构和材料组合选择,根据假定的组成成份分布函数,计算出体系的温度分布和热应力分布。如果调整假定的组成成份分布函数,就有可能计算出FGM体系中最佳的温度分布和热应力分布,此时的组成分布函数即最佳设计参数。
FGM设计主要构成要素有三:
1)确定结构形状,热—力学边界条件和成分分布函数;
2)确定各种物性数据和复合材料热物性参数模型;
3)采用适当的数学—力学计算方法,包括有限元方法计算FGM的应力分布,采用通用的和自行开发的软件进行计算机辅助设计。
FGM设计的特点是与材料的制备工艺紧密结合,借助于计算机辅助设计系统,得出最优的设计方案。
4.2FGM的制备
FGM制备研究的主要目标是通过合适的手段,实现FGM组成成份、微观结构能够按设计分布,从而实现FGM的设计性能。可分为粉末致密法:如粉末冶金法(PM),自蔓延高温合成法(SHS);涂层法:如等离子喷涂法,激光熔覆法,电沉积法,气相沉积包含物理气相沉积(PVD)和化学相沉积(CVD);形变与马氏体相变[10、14]。
4.2.1粉末冶金法(PM)
PM法是先将原料粉末按设计的梯度成分成形,然后烧结。通过控制和调节原料粉末的粒度分布和烧结收缩的均匀性,可获得热应力缓和的FGM。粉末冶金法可靠性高,适用于制造形状比较简单的FGM部件,但工艺比较复杂,制备的FGM有一定的孔隙率,尺寸受模具限制[7]。常用的烧结法有常压烧结、热压烧结、热等静压烧结及反应烧结等。这种工艺比较适合制备大体积的材料。PM法具有设备简单、易于操作和成本低等优点,但要对保温温度、保温时间和冷却速度进行严格控制。国内外利用粉末冶金方法已制备出的FGM有:MgC/Ni、ZrO2/W、Al2O3/ZrO2[8]、Al2O3-W-Ni-Cr、WC-Co、WC-Ni等[7]。
4.2.2自蔓延燃烧高温合成法(Self-propagatingHigh-temperatureSynthesis简称SHS或CombustionSynthesis)
SHS法是前苏联科学家Merzhanov等在1967年研究Ti和B的燃烧反应时,发现的一种合成材料的新技术。其原理是利用外部能量加热局部粉体引燃化学反应,此后化学反应在自身放热的支持下,自动持续地蔓延下去,利用反应热将粉末烧结成材，最后合成新的化合物。其反应示意图如图6所示[16]：
SHS法具有产物纯度高、效率高、成本低、工艺相对简单的特点。并且适合制造大尺寸和形状复杂的FGM。但SHS法仅适合存在高放热反应的材料体系,金属与陶瓷的发热量差异大,烧结程度不同,较难控制,因而影响材料的致密度,孔隙率较大,机械强度较低。目前利用SHS法己制备出Al/TiB2,Cu/TiB2、Ni/TiC[8]、Nb-N、Ti-Al等系功能梯度材料[7、11]。
4.2.3喷涂法
喷涂法主要是指等离子体喷涂工艺,适用于形状复杂的材料和部件的制备。通常,将金属和陶瓷的原料粉末分别通过不同的管道输送到等离子喷枪内,并在熔化的状态下将它喷镀在基体的表面上形成梯度功能材料涂层。可以通过计算机程序控制粉料的输送速度和流量来得到设计所要求的梯度分布函数。这种工艺已经被广泛地用来制备耐热合金发动机叶片的热障涂层上,其成分是部分稳定氧化锆(PSZ)陶瓷和NiCrAlY合金[9]。
4.2.3.1等离子喷涂法(PS)
PS法的原理是等离子气体被电子加热离解成电子和离子的平衡混合物,形成等离子体,其温度高达1500K,同时处于高度压缩状态,所具有的能量极大。等离子体通过喷嘴时急剧膨胀形成亚音速或超音速的等离子流,速度可高达1.5km/s。原料粉末送至等离子射流中,粉末颗粒被加热熔化,有时还会与等离子体发生复杂的冶金化学反应,随后被雾化成细小的熔滴,喷射在基底上,快速冷却固结,形成沉积层。喷涂过程中改变陶瓷与金属的送粉比例,调节等离子射流的温度及流速,即可调整成分与组织,获得梯度涂层[8、11]。该法的优点是可以方便的控制粉末成分的组成,沉积效率高,无需烧结,不受基体面积大小的限制,比较容易得到大面积的块材[10],但梯度涂层与基
体间的结合强度不高,并存在涂层组织不均匀,空洞疏松,表面粗糙等缺陷。采用此法己制备出TiB2-Ni、TiC-Ni、TiB2-Cu、Ti-Al[7]、NiCrAl/MgO-ZrO2、NiCrAl/Al2O3/ZrO2、NiCrAlY/ZrO2[10]系功能梯度材料
4.2.3.2激光熔覆法
激光熔覆法是将预先设计好组分配比的混合粉末A放置在基底B上,然后以高功率的激光入射至A并使之熔化,便会产生用B合金化的A薄涂层,并焊接到B基底表面上,形成第一包覆层。改变注入粉末的组成配比,在上述覆层熔覆的同时注入,在垂直覆层方向上形成组分的变化。重复以上过程,就可以获得任意多层的FGM。用Ti-A1合金熔覆Ti用颗粒陶瓷增强剂熔覆金属获得了梯度多层结构。梯度的变化可以通过控制初始涂层A的数量和厚度,以及熔区的深度来获得,熔区的深度本身由激光的功率和移动速度来控制。该工艺可以显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热及电气特性和生物活性等性能,但由于激光温度过高,涂层表面有时会出现裂纹或孔洞,并且陶瓷颗粒与金属往往发生化学反应[10]。采用此法可制备Ti-Al、WC-Ni、Al-SiC系梯度功能材料[7]。
4.2.3.3热喷射沉积[10]
与等离子喷涂有些相关的一种工艺是热喷涂。用这种工艺把先前熔化的金属射流雾化,并喷涂到基底上凝固,因此,建立起一层快速凝固的材料。通过将增强粒子注射到金属流束中,这种工艺已被推广到制造复合材料中。陶瓷增强颗粒,典型的如SiC或Al2O3,一般保持固态,混入金属液滴而被涂覆在基底,形成近致密的复合材料。在喷涂沉积过程中,通过连续地改变增强颗粒的馈送速率,热喷涂沉积已被推广产生梯度6061铝合金/SiC复合材料。可以使用热等静压工序以消除梯度复合材料中的孔隙。
4.2.3.4电沉积法
电沉积法是一种低温下制备FGM的化学方法。该法利用电镀的原理,将所选材料的悬浮液置于两电极间的外场中,通过注入另一相的悬浮液使之混合,并通过控制镀液流速、电流密度或粒子浓度,在电场作用下电荷的悬浮颗粒在电极上沉积下来,最后得到FGM膜或材料[8]。所用的基体材料可以是金属、塑料、陶瓷或玻璃,涂层的主要材料为TiO2-Ni,Cu-Ni,SiC-Cu,Cu-Al2O3等。此法可以在固体基体材料的表面获得金属、合金或陶瓷的沉积层,以改变固体材料的表面特性,提高材料表面的耐磨损性、耐腐蚀性或使材料表面具有特殊的电磁功能、光学功能、热物理性能,该工艺由于对镀层材料的物理力学性能破坏小、设备简单、操作方便、成型压力和温度低,精度易控制,生产成本低廉等显著优点而备受材料研究者的关注。但该法只适合于制造薄箔型功能梯度材料。[8、10]
4.2.3.5气相沉积法
气相沉积是利用具有活性的气态物质在基体表面成膜的技术。通过控制弥散相浓度,在厚度方向上实现组分的梯度化,适合于制备薄膜型及平板型FGM[8]。该法可以制备大尺寸的功能梯度材料,但合成速度低,一般不能制备出大厚度的梯度膜,与基体结合强度低、设备比较复杂。采用此法己制备出Si-C、Ti-C、Cr-CrN、Si-C-TiC、Ti-TiN、Ti-TiC、Cr-CrN系功能梯度材料。气相沉积按机理的不同分为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)两类。
化学气相沉积法(CVD)是将两相气相均质源输送到反应器中进行均匀混合,在热基板上发生化学反应并使反映产物沉积在基板上。通过控制反应气体的压力、组成及反应温度,精确地控制材料的组成、结构和形态,并能使其组成、结构和形态从一种组分到另一种组分连续变化,可得到按设计要求的FGM。另外,该法无须烧结即可制备出致密而性能优异的FGM,因而受到人们的重视。主要使用的材料是C-C、C-SiC、Ti-C等系[8、10]。CVD的制备过程包括：气相反应物的形成；气相反应物传输到沉积区域；固体产物从气相中沉积与衬底[12]。
物理气相沉积法(PVD)是通过加热固相源物质,使其蒸发为气相,然后沉积于基材上,形成约100μm厚度的致密薄膜。加热金属的方法有电阻加热、电子束轰击、离子溅射等。PVD法的特点是沉积温度低,对基体热影响小,但沉积速度慢。日本科技厅金属材料研究所用该法制备出Ti/TiN、Ti/TiC、Cr/CrN系的FGM[7~8、10~11]
4.2.4形变与马氏体相变[8]
通过伴随的应变变化,马氏体相变能在所选择的材料中提供一个附加的被称作“相变塑性”的变形机制。借助这种机制在恒温下形成的马氏体量随材料中的应力和变形量的增加而增加。因此,在合适的温度范围内,可以通过施加应变(或等价应力)梯度,在这种材料中产生应力诱发马氏体体积分数梯度。这一方法在顺磁奥氏体18-8不锈钢(Fe-18%,Cr-8%Ni)试样内部获得了铁磁马氏体α体积分数的连续变化。这种工艺虽然明显局限于一定的材料范围,但能提供一个简单的方法,可以一步生产含有饱和磁化强度连续变化的材料,这种材料对于位置测量装置的制造有潜在的应用前景。
4.3FGM的特性评价
功能梯度材料的特征评价是为了进一步优化成分设计,为成分设计数据库提供实验数据,目前已开发出局部热应力试验评价、热屏蔽性能评价和热性能测定、机械强度测定等四个方面。这些评价技术还停留在功能梯度材料物性值试验测定等基础性的工作上[7]。目前,对热压力缓和型的FGM主要就其隔热性能、热疲劳功能、耐热冲击特性、热压力缓和性能以及机械性能进行评价[8]。目前,日本、美国正致力于建立统一的标准特征评价体系[7~8]。
5FGM的研究发展方向
5.1存在的问题
作为一种新型功能材料,梯度功能材料范围广泛,性能特殊,用途各异。尚存在一些问题需要进一步的研究和解决,主要表现在以下一些方面[5、13]:
1）梯度材料设计的数据库（包括材料体系、物性参数、材料制备和性能评价等）还需要补充、收集、归纳、整理和完善；
2）尚需要进一步研究和探索统一的、准确的材料物理性质模型，揭示出梯度材料物理性能与成分分布，微观结构以及制备条件的定量关系，为准确、可靠地预测梯度材料物理性能奠定基础；
3）随着梯度材料除热应力缓和以外用途的日益增加，必须研究更多的物性模型和设计体系，为梯度材料在多方面研究和应用开辟道路；
4）尚需完善连续介质理论、量子（离散）理论、渗流理论及微观结构模型，并借助计算机模拟对材料性能进行理论预测，尤其需要研究材料的晶面（或界面）。
5)已制备的梯度功能材料样品的体积小、结构简单,还不具有较多的实用价值;
6)成本高。
5.2FGM制备技术总的研究趋势[13、15、19-
20]
1）开发的低成本、自动化程度高、操作简便的制备技术；
2）开发大尺寸和复杂形状的FGM制备技术；
3）开发更精确控制梯度组成的制备技术（高性能材料复合技术）；
4）深入研究各种先进的制备工艺机理，特别是其中的光、电、磁特性。
5.3对FGM的性能评价进行研究[2、13]
有必要从以下5个方面进行研究：
1）热稳定性，即在温度梯度下成分分布随时间变化关系问题；
2）热绝缘性能；
3）热疲劳、热冲击和抗震性；
4）抗极端环境变化能力；
5）其他性能评价，如热电性能、压电性能、光学性能和磁学性能等
6结束语
FGM的出现标志着现代材料的设计思想进入了高性能新型材料的开发阶段[8]。FGM的研究和开发应用已成为当前材料科学的前沿课题。目前正在向多学科交叉,多产业结合,国际化合作的方向发展。
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关键词：独立学院；毕业设计；过程监管；激励机制
中图分类号：G648.7 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2013）07-0282-02
一、研究缘起
毕业设计是指高校学生在修完教学计划的全部课程后，综合运用相关专业知识去对某一课题进行深入研究，这一环节是对学生所学理论知识解决专业问题的系统检验，其目的是要培养学生的创新意识和实践能力。很显然，毕业设质量的高低对于独立学院培养应用型人才这一目标具有重要意义。
鉴于毕业设计这一环节在高等教育中的特殊地位，教育部曾在2004年专门发文指出毕业设计的重要意义和基本要求，各地高校也对如何提高毕业设计的质量进行了许多有益的尝试，取得了一些有意义的成果。譬如，有些高校通过灵活安排学生毕业实习这一方法来提高毕业设计质量，效果较为显著——“我校热能与动力工程专业毕业实习一直让部分学生进入本校实验室进行实习，本专业共拥有四个实验室，可满足学生流体力学、工程热物理、空调与制冷方面的实验要求，实验设备与工程设备虽然型号有所不同，但构造和工作原理保持一致。因此，完全可以让学生首先在实验室通过拆装练习了解和掌握实验设备构造，然后进一步通过运行实验了解和掌握设备及系统运行参数，同时也能够获得第一手感性材料，达到毕业实习的目的。”[1] 另外，也有高校认为要想提高毕业设计质量必须“真题真做”——“毕业设计题目与老师科研项目结合，做到‘真题真做’。本专业的本科生参与教师的科研项目从无到有，现已达到10%。它能够让学生尽早地了解和掌握本学科前沿课题所需的专业理论知识，为早日进入科研状态提供必要的知识储备。由于这样的课题对学生进一步的学习深造具有直接的帮助，也容易激发学生学习、钻研新知识的欲望，更好地锻炼他们的科研素质。”[2]
上述研究成果从不同的角度对提高毕业设计质量作出了有益的探索，可以纳入考虑的视野。但是，随着目前普通高校特别是独立学院招生规模的不断扩大、师生结构比例失调等原因的出现，学生的毕业设计质量有日益下滑的趋势。为此，我们围绕着提高毕业设计质量这一目标，以桂林电子科技大学信息科技学院（以下简称“信科院”）2012届学生的毕业设计完成情况为中心，作一新的探讨。
二、信科院毕业设计存在的一般问题
1.选题方面。从信科院2012年毕业设计完成情况来看，选题盲目性的特点比较普遍。具体表现为：一些系部沿用使用多年的选题，与社会实际需要脱钩，缺乏时代气息和实用价值；还有一些系部的毕业设计选题难度差异性较大，较难的题目超出了学生的知识能力所及，导致学生出现较强的畏难情绪，最后只能应付了事，完全达不到毕业设计应有的目的，而有些选题则难度偏低，充其量仅相当于某门课程的结课设计，学生不感兴趣，且达不到毕业设计应有的工作量要求。这些现象正如有些学者指出的那样，“学生愿意与否无关紧要，表现出很强的主观性、随意性和权威性，学生缺乏自主性和独立性。这种做法忽视了学生的专长、兴趣和爱好，其主体性很难体现。” [3]
2.经费及实验条件方面。信科院建校不足十年，资金及实验条件均较为有限，为此，这也成为影响毕业设计质量的一个问题。目前，信科院往往是通盘考虑，避免重复购置实验设备，对于专业发展前景不明确、教学任务不饱满或使用率很低的实验室，通常依托桂林电子科技大学的实验室资源为原则，暂缓筹建。这就使得部分专业的学生很难找到合适的实验地点，毕业设计质量也就难以提高。
3.学生及教师方面。信科院作为一所独立学院，其人才培养规格介于普通本科学校和高职高专之间，从2012年的毕业设计完成情况来看，学生的理论知识基础较弱，毕业设计写作的基本能力不够。从这次抽查的某个专业来看，有一部分学生没有很好地掌握毕业设计的文体特点和学术规范，有些学生甚至从来没有进行过论文写作训练，对教师或实习单位给定的数据进行分析、综合、归纳、整理等能力较差。此外，随着信科院近五年来招生规模的不断扩大，造成了指导教师资源的相对短缺，且大多数教师的教学科研任务越来越重，导致在指导学生毕业设计的环节上投入的时间、精力不足，缺乏检查督促，使得学生对毕业设计不重视、不认真，敷衍了事。当然，有学者还指出了教师短缺因素对于毕业设计质量的另一个重要影响，“师资的不足或指导不力还导致对毕业设计考核不严，毕业设计质量难以得到保障。”[4]
4.学校监管方面。从认识上来说，信科院对于学生毕业设计的地位有着非常足够的重视，并没有因为学生需要抽时间择业及考研而降低相关标准。但是，从这次的实际抽查情况来看，学校对学生毕业设计工作的过程管理及监控还需进一步加强，相应的质量监控体系和保障体系也有待进一步完善，主要表现为学生在外地做毕业设计时，过程管理、考核和质量监控难度大。例如管理系某专业90%的学生都在桂林市以外的地区实习，目前还没有建立起一种有效的监管机制，这使部分学生的毕业设计流于形式。同时，这种监管机制的缺失也容易出现抄袭等现象，在很大程度上降低了毕业设计的质量。
三、启示与对策
1.合理设置毕业设计选题。毕业设计课题设置的合理性是毕业设计高质量完成的前提和保证。首先要成立专门的选题审查专家组，严把选题审查关。为此，应该在毕业设计前一学期末启动毕业设计选题工作，指导教师拟定的题目应提交到选题审查专家组进行评议、审核，通过之后才能供学生选择。合格的毕业设计选题应具有如下特性：一是有一定理论基础，二是有一定应用价值，三是操作性较强。其次，毕业设计的选题过程应实行指导教师和学生的双向选择，提高学生选题志愿的满意度以及选题工作效率。应由学生根据自己的专业方向、个人能力和兴趣爱好自由选择题目，并且严格限制每位教师所指导的学生人数。
2.加强指导教师队伍建设。指导教师作为毕业设计质量的直接把关者，主要任务就是确定选题和对学生进行必要的指导和监督，这就不仅要求指导教师具有较高的理论知识，同时，也要求他们具有较强的科研意识和创新能力。为此，首先要对他们进行培训，以使其对毕业设计指导工作的各项进程和各种质量指标进行把握，提高其指导水平。其次，应在培训中明确指导教师职责，充分发挥他们的积极性，建立一支数量稳定、结构合理、能力较高、责任心强的指导教师队伍，这是确保毕业设计质量的根本保障。再次，应该定期组织指导教师交流经验，通过互相交流和学习，指导教师之间能调整自己的思路和工作方法，能更好地提高教师的指导质量和效率。需要强调的是，在教师指导学生完成毕业设计的过程中，学校应成立督导组，深入到各个环节中进行督促指导，如发现问题就应及时与指导教师交换意见，提出保证毕业设计质量的相应措施。
3.充分利用校外资源。随着社会经济及高等教育的发展，学生校外实习与毕业设计之间的关系越来越密切，在很大程度上，良好的校外资源已经成为高质量毕业设计的必要保证。譬如，学生若已找到实习单位，可由单位根据学生的工作需要，针对企业的产品或服务，拟出设计题目，这样的题目往往具有很强的现实性和实践性。值得注意的是，有学者强调在校外进行毕业设计的学生，可能与学校之间的联系较少，管理不易，建议应“通过规范化管理，校外学生毕业设计由学校和用人单位各选派一名导师。在指导教师的选择上，采用校内教师为主，校外导师为辅的形式” [5] 。当然，这一建议的实际操作效果如何，还有待在实践中进一步验证。
4.强化毕业设计激励机制。良好的激励机制有利于调动学生和指导教师的积极性，有利于提高毕业设计的质量，使得成绩优秀的师生得到表彰和奖励，表现较差的则受到鞭策。为此，学校教学管理部门和各系部应本着公平、公正、客观的原则，制定相应的毕业设计成绩评价标准及考核办法，严格控制优秀、及格与不及格的比例。
首先，应完善毕业设计成绩的评价体系，杜绝评分随意性现象，从制度上保证学生重视毕业设计。有学者建议，“对毕业设计过程中表现差、论文质量不合格的学生，应延期毕业或取消学位；而对于那些基础课成绩较差，但毕业设计表现突出、完成毕业设计课题情况优异的学生，则应在其毕业成绩方面予以倾斜。”[6] 其次，把好毕业设计答辩关，尽量采用公开答辩和随机抽查方式相结合，每位指导教师推荐优秀学生参加院级公开答辩，其余学生参加随机抽查的小组答辩。当然，有条件的话应尽可能选择专业技术水平较高的专家老师作为答辩评委，有学者指出，“高质量的答辩会对学生终身留下深刻印象，对今后工作和提高分析问题，解决问题能力很有益处。” [7] 而对于答辩成绩不合格的学生，则应要求其重修毕业设计，重新答辩，确保毕业设计评定工作的严肃性。最后，在答辩结束后，应由学校教务部门组织专家组对全校的毕业设计进行随机质量抽查，并将结果向全院通报。
参考文献：
[1] 杨新乐，郭仁宇，于静梅.本科毕业设计问题分析及质量提高方法探讨[J].中国现代教育装备，2010，（7）：140-142.
[2] 吕芳.工科本科毕业设计改革与实践探索[J].长春理工大学学报：高教版，2010，（1）：156-157.
[3] 李长春，薛华柱，何荣，宫阿都.高校毕业设计存在问题与改革策略[J].中国现代教育装备，2010，（7）：161-164.
[4] 陈春生，谢常.对提高本科生毕业设计质量的思考[J].教育学术月刊，2010，（1）：58-59.
[5] 聂春燕.提高工科大学生毕业设计质量的思考与实践[J].长春大学学报，2010，（4）：80-82.
这篇心得体会共包括讲座综述、工程项目管理的内容和方法、工程项目管理学习心得、东方花园工程案例分析、总结和展望、致谢辞及参考文献等七个方面的内容。
在这篇心得体会中，简明扼要的陈述了建筑施工新技术、建设工程进度与质量控制、工程项目成本管理、工程项目管理、建设工程招投标及工程建设总承包管理等六个系列讲座的大概内容，对工程项目管理讲座的学习过程及学习心得做了重点的表达。之后，针对所学的内容，对比**县东方花园工程中存在的一系列问题进行了分析，并以自己的观点对事情进行了阐述。
最后，将自己两年来的学习及工作进行了一下总结，并对今后的工作及学习进行了展望。
【关键词】工程项目管理 东方花园 监理合同质量进度
引言
转眼之间，两年的时间已经匆匆过去。在这两年里，自我感觉得到了不菲的收获。在要求选题的时候，我选了《工程项目管理》一课。
之所以选了《工程项目管理》一课，是因为我认为做为一名建筑工程管理专业的学生首先应该对“管理”这上方面的内容有着更多一些的了解与研究。当然，这并非是说其它课程便不重要了，重要固然同样重要，只不过是重点不同罢了。
在进行了相关资料的查找翻阅之后，我大概明白了项目管理及工程项目管理的发展轨迹。做为一名建设工程管理人员，了解这些相关的知识不仅能对自身素质的提高起到一定的作用，而且对在今后的工作中能起到不可或缺的作用。
通过学习，我明白了项目、工程项目及工程项目的定义，同时，也明白了对一个工程项目管理应对哪几个方面进行管理。并且，在学习的过程中，及时的将所学知识应用到工作中去，毋庸置疑，效果还是相当明显的。
做为一名建筑工程中的管理人员，不仅要对工程技术进行不断的学习，以便及时的掌握各种各样的新技术、新工艺，管理水平及管理技巧更是始终贯穿于整个项目过程中。因此，掌握工程项目管理知识并将其熟练应用到工作中去才能使该项目获得更大的利润空间，也能使该项目团队的整体素质得到更大程度上的提高。
其实，我的这篇文章基本算不上论文，只能说是在学习过程中的一些心得与体会而已。并且，心得体会也是极为浅薄的，所以，真诚希望徐老师在看过之后能对学生不吝指导，以让学生获益良多。
1 讲座综述
1.1 建筑施工新技术
重点介绍了空间结构的几种形式如网架结构、网壳结构、膜结构、薄壳结构、悬索结构、点连接式玻璃幕墙支承结构、索穹顶结构等及高层建筑深基础设计施工的相关方面研究。
1.2 建筑工程进度与质量控制
介绍了项目管理的类型如业主方的项目管理、设计方的项目管理、施工方的项目管理、供货方的项目管理、建设项目总承包方的项目管理、建设监理方的项目管理。
对项目目标管制的动态控制原理的工作程序进行了介绍。并分别对建设工程的质量控制与进度控制进行了较为细致的讲述。
1.3 工程项目成本管理
在这个讲座中，主要对以下几个方面的内容进行了讲解：工程造价与工程项目成本的定义、项目建设程序与成本核算、工程项目成本组成、合同价格管理、工程变更价款的确定、工程计量程序、索赔控制及工程价款的结算。
1.4 工程项目管理
在本节中介绍了工程项目管理的经济学基础与发展趋势及国际上工程项目管理的发展经验、我国工程项目管理的发展经验、我国工程项目管理现阶段的矛盾等。
1.5 建设工程招投标
本节共分为六章：引言、建设工程招投标概述、建设工程招标、建设工程投标、招投标法律责任与解决及国际工程招标投标。
在本节讲座中，不仅客观地对国内国外的招投标进行了介绍，更是一针见血地指出了我国建筑市场工程招投标中存在的“十八怪”现象。
1.6 工程建设总承包管理
本讲座包含的主要内容有：我国开展工程总承包取得的显著成绩、工程总承包的概述及推行工程总承包的重要性、国内外工程总承包现状的比较、工程建设总承包政策问题、工程建设总承包的招标投标、工程建设总承包项目的合同管理及工程建设总承包的项目控制和管理。
2 工程项目管理的内容和方法
2.1国际上工程项目管理的发展经验
2.1.1 工程项目的定义
工程项目指的就是工程领域的项目。工程领域包括机械工程、光学工程、仪器科学与技术、材料科学与技术、冶金工程、动力工程及工程热物理、电气工程、电子科学与技术、信息与通信工程、控制科学与工程、计算机科学与技术、建筑学、土木工程、水利工程、测绘科学与技术、化学工程与技术、地质资源与地质工程、矿业工程、石油与天然气工程、纺织科学与工程、轻工技术与工程、交通运输工程、船舶与海洋工程、航空宇航科学与技术、兵器科学与技术、核科学与技术、农业工程、林业工程、环境科学与工程、生物科学与工程、生物医学工程、食品科学与工程等。
这里讲的工程项目指的是建设项目。建设项目是在一定条件约束下，以形成固定资产为目标的一次性事业。建设项目强调工程项目的建设过程和管理，以广义的土木工程包括建筑、隧道、桥梁、道路、环境、水利、机场、铁路等工程领域为主。
2.1.2 国际上项目管理发展历史
从国际环境看,现代项目管理开始于20世纪的40年代。典型的案例是美国军方研制原子弹的曼哈顿计划、北极星导弹设计及阿波罗登月计划。
1965年以欧洲为主的国际项目管理组织ipma在瑞士洛桑成立。
1969年美国成立项目管理学会pmi，1976年，pmi在蒙特利尔会议开始制定项目管理的标准，形成项目管理职业雏形。1984年pmi推出项目管理知识体系pmbok和基于pmbok的项目管理专业证书pmp两项创新。
2.1.3 管理的职能与过程
在谈到管理的职能与过程时，我们就要谈到什么是管理了。一种被普遍接受的观点认为，管理就是依据组织的内在活动机理，综合运用组织中的人力资源和其他资源，从而有效地实现组织目标的过程。
20世纪初，法国工业家亨利·法约尔（henri fayol）指出，所有的管理者都履行着五种管理职能：计划（plan）、组织（organize）、指挥（command）、协调（coordinate）和控制（conrol）。到了20世纪50年代中期，加利福尼亚大学洛杉矶分校的两位教授哈罗德·孔茨（harold koontz）和西里尔·奥唐奈（cyrilo’donnell）采用计划、组织、人事、领导和控制五种职能作为管理教科书的框架，在此后的20年里，他们合著的《管理学原理》一书成为销量最大的管理教科书。时至今日，最普及的管理教科书仍按照管理职能来组织内容，不过一般将五个职能精减为四个基本职能，即计划、组织、领导和控制。
2.2 我国工程项目管理的发展经验
2.2.1 我国工程项目管理起源
虽然我们在历史上建设了许多举世瞩目的工程，如万里长城、故宫、颐和园、赵州桥等。但是真正的工程项目管理方式只是在20世纪80年代初期才开始。
世界银行和国际金融组织一般要求贷款国企业使用其贷款建设工程时，使用其规定的管理制度和合同条款。例如世界银行要求贷款人严格执行其采购指南，在土建工程中使用fidic合同条款，实际上就是要求贷款人和承包人等各参与方均使用项目管理方式管理工程。
1982年我国获得世界银行贷款用于鲁布革电站建设，该工程的全新管理方式和管理效果对国内工程界产生巨大的冲击，为我国提出施工项目经理制度、总分包制度、建设监理制度、工程师注册制度等产生直接深远的影响。
2.2.2 我国工程项目管理起源的经济学解释
20世纪80年代，我国进入了全新的改革开放时期。随着改革春风的吹拂，我国逐渐打开尘封多年的大门，先是进行了农村的联产承包责任制改革，接着又对各国有企业进行改制等。在这一系列的改革大潮推动下，工程项目管理在我国经济社会的出现不是偶然，而是存在一定的必然性，可以说，这是时展的必然结果。
对于我国工程项目管理起源的经济学解释可以从以下三个方面来理解，其一，工程项目成本责任明确了；其二，允许个体单位、私营企业进入市场进行公平竞争；其三，在整个市场体制下，以自由竞争为市场导向。
2.2.3 项目管理理论的经济学解释
社会与经济发展的动力是需求与供给的矛盾。
在这种情况下，目前我们国家采用扩大内需的方法。在鼓励社会投资及鼓励消费者进行消费的同时，给予一定政策上的优惠，如采用减税降息等方法来调动积极性。另外，国家再加大政府投资力度，也就是所谓的扩大公共支出来刺激消费。政府同时不提倡但是也不反对的另一个方法是改善供给。政府之所以如此做，是因为目前此种方法在理论上的准备尚不够充足，所以，政府只有采用放任的方法来试行这一策略。在这种策略里，企业须进行如下四项举措，一是企业机制的创新，当然，这里所谓的创新并没有一定的模式，只是希望企业能进行优化自身的机制；二是企业要不断推出新的产品及改善收获服务，但是这一举措根据各个企业的自身能力不同而不同，也受各不同企业的发展意识制约；三是要推出个性化服务与产品，这一点与前一点存在的问题大同小异，在此就不再赘述；四是要降低价格，提高功能，在这一点上似乎更难。因为历来都是消费者要求各物美价廉，而生产者销售者很难做到这一点。
所以来说，目前我们国家正在施行的也比较符合我国国情的方法就是扩大内需，加大政府投资力度以刺激消费。
2.3 我国工程项目管理现阶段的矛盾
