《我的专业能干啥》之能源动力工程

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大学专业学习内容与社会上的工作脱轨是一个重要的问题。这种脱节使得大学毕业生在就业市场上面临着困难和竞争压力。

学习是人一辈子的修行,而学什么,将来能干什么,才是每个人时刻思索的问题。

一、能源动力工程是什么

能源与动力工程主要研究能源的开发和利用、动力机械和热工设备的设计和测试技术等,能源包括煤、石油、天然气等传统能源和核能、风能、生物能等新能源,动力机械和热工设备包括内燃机、锅炉、航空发动机、制冷机等。例如:天然气用作汽车燃料、风能发电、冬季烧锅炉供暖、空调制冷机设计和测试等。

关键词:能源 燃料 锅炉 潮汐发电

考研方向:动力工程、动力工程及工程热物理、热能工程、工程热物理

二、培养目标

本专业以热工、力学和机械科学理论为基础,以计算机和控制技术为工具,培养具备能源生产、转化、利用与动力系统研发基本理论和应用技术,以及具备节能减排理念,能在工业、国防、民用等领域从事能源动力、人工环境、新能源研究开发、优化设计、先进制造、智能控制、应用管理等工作的高级科技人才。

三、培养要求

1、 掌握并能应用与本专业相关的数学、物理、力学、材料、机械、热工、控制、电工电子等工程科学基础知识;

2、 具有专门针对能源动力系统提出、分析及解决问题的能力,具有适应本专业要求的个人能力和专业素质,能进行能源新产品和新系统的设计与开发、运行维护以及相关制造,具有集成创新的能力;

3、 了解能源生产、转化和利用的行业需求动态,熟悉能源高效转化和利用技术的理论前沿和应用背景,贯彻执行节能减排的方针政策和技术路线;

4、 具有在能源动力类企业的初步工程实践经验,了解能源与动力工程技术的发展趋势,及时掌握并应用相关新技术为社会服务,成为具备创新精神和创新能力,善于解决实际问题的工程技术人才。

四、主要课程

该专业主要有如下课程:工程力学、机械设计基础、机械制图、电工与电子技术、工程热力学、流体力学、传热学、控制理论、测试技术、燃烧学等。

1、 工程力学:掌握分析力学问题所需的基本原理和方法,理解工程项目的力学计算。

a、 静力学:学习质点和刚体的平衡条件,包括力的合成与分解、力矩和力偶、静力平衡和刚体平衡等。

b、 动力学:研究物体在运动状态下的力学问题,包括直线运动、曲线运动、平面运动和空间运动等。

c、 集中力系统:学习集中力的作用和效果,包括受力分析、受力计算和平衡条件等。

d、 分布力系统:研究分布力的作用和效果,包括分布力的受力计算、平衡条件和刚体平衡等。

e、 力的分析方法:学习力的分析和计算方法,包括力的三角法、力的向量法、力的坐标法等。

f、 惯性力:研究因物体自身运动而引起的惯性力,包括转动惯量、角加速度和角动量等。

g、 力矩和力偶:学习通过力矩和力偶对力的效果进行分析和计算。

h、 力的分解与合成:学习将力分解为三个坐标方向上的分力和合力。

2、 机械设计基础:学习机械设计的基本概念、原则和方法;了解机械材料的性能和选择原则,掌握机械零件的设计要求和标准;学习使用CAD软件进行机械设计和绘图。

3、 机械制图:1、 使用图形符号、标准符号和尺寸标注等方式,将设计与制造机械零件、机械装置和机械系统的信息传达给其他工程师和制造人员的技术手段。

a、 技术制图基础:学习技术绘图的基本知识和技能,包括图纸规范、图纸种类和制图常用工具的使用等

b、 工程制图标准:了解国际、国家和行业标准规范,如ISO、GB和ASME等,掌握标准符号、尺寸公差和表面质量要求等。

c、 机械工程图纸类型:学习常见的机械工程图纸类型,包括零件图、装配图、工艺图和流程图等,理解图纸之间的关系和信息表达方式。

d、 三维模型与二维图纸:了解三维建模软件的基本操作和使用方法,能够将三维模型转化为二维制图,并进行尺寸标注和注释。

e、 尺寸标注和公差:掌握尺寸标注的方法和技巧,包括线性尺寸、角度尺寸和圆度等,了解公差的表示和计算方法。

f、 工程图纸的规划与布局:学习工程图纸的规划和布局原则,包括视图的选择、位置布置和图框的设计等,能够合理组织图纸的结构和内容。

g、 工艺特性和装配关系:了解工艺特性的表示方法,如加工、断面和配合等,以及装配关系的表达和分析,能够进行装配误差的分析和检查。

4、 电工技术与电子技术:掌握电路和电子器件的基本原理和方法,能够理解和分析电路、电机和电子器件的工作原理和性能,具备基本的电工技能和电子技术应用能力,为机械工艺技术的电气控制和电子系统的设计、安装和维护提供必要的理论基础和技术支持。

a、 电路基础:学习电路的基本知识和理论,包括电流、电压、电阻、功率等概念的理解;掌握欧姆定律、基尔霍夫定律等电路分析方法;了解直流电路和交流电路的特点和分析方法。

b、 电机与电器:学习电机的工作原理、结构和控制方法;了解不同类型的电机,如直流电机、交流电机、步进电机等的特点和应用。同时学习各种电器设备的工作原理和使用方法,如电磁继电器、接触器、开关等。

c、 电子元件与电子电路:学习各种常见的电子元件的特性和使用方法,如二极管、三极管、场效应管、集成电路等;掌握电子电路的设计原理和实际应用,包括放大电路、滤波电路、调制电路等。

d、 电子器件与系统:学习电子器件的特点和功能,如传感器、执行器、控制器等;了解电子系统的结构和控制方法;学习常见的电子系统,如自动控制系统、数字电子系统等的原理和设计方法。

e、 电工安全与维护:学习电工安全的基本知识和操作规程,了解安全用电的方法和措施;学习常见电器故障的排除和维护方法,掌握电器维护的基本技能。

5、 工程热力学:掌握能源转换与利用的基础知识,了解各种热力学循环和热机的工作原理,具备分析和优化能源系统、设计和改进热传递设备的能力。

a、 热力学基本概念:介绍热力学基本概念,包括系统、过程、状态、能量、功和热量等概念,以及守恒定律等基本原理。

b、 热力学第一定律:探讨能量守恒原理,包括内能、焓和热力学第一定律的表述与应用,以及与工程实际问题相关的能量平衡和能量转换等内容。

c、 热力学第二定律:介绍热力学第二定律的表述与应用,包括熵和热力学温度的概念,热力学过程的可逆性与不可逆性,以及热力学效率等内容。

d、 热力学循环与热机:介绍各种热力学循环与热力机的工作原理,包括理想气体循环(如卡诺循环)、蒸汽循环(如朗肯循环、兰金循环)等,分析循环性能和效率。

e、 理想气体与实际气体:研究理想气体和实际气体的性质和行为,讨论气体状态方程、理想气体混合与分离、气体的压缩性和可燃性等内容。

f、 蒸汽与湿空气:研究蒸汽和湿空气的特性和相变,包括湿空气的性质与状态,湿气混合比、相对湿度和干球温度等参数的计算,以及蒸发、凝结和冷凝等热传递过程。

g、 热传递与传热设备:介绍传热的基本原理和模式,包括传热机制(如导热、对流和辐射)和传热设备(如热交换器、换热器、冷凝器等)的工作原理和性能计算方法。

6、 流体力学:了解流体静力学和流体动力学的基本原理,具备分析和计算流体流动的能力

a、 流体的基本概念与性质:介绍流体力学的基本概念,包括流体的定义、流体性质(如密度、压力、粘性等)、流场和流动描述等,以及与能源与动力工程相关的流体性质。

b、 流体静力学:研究静止流体的平衡状态和压力分布,包括静压力和静力平衡方程的推导与应用、浮力和压力中心的计算、大气压力和液体压力的计算等内容。

c、 流体动力学:研究流体的运动规律和力学特性,包括雷诺数的概念与分类、速度场和流线的描述、连续性方程和动量方程的推导与应用、流体流动中的能量变化与耗散等。

d、 流体内部流动:研究管道流动和内部流动的特性和分析方法,包括柱状区域内的雷诺数判据、涡流和湍流的特性和转捩、流动阻力和管道摩阻系数的计算等。

e、 外部流动:研究流体在物体表面的流动特性,包括剥离层和边界层的形成与分离、阻力与升力的计算、绕流和尾迹的产生与控制等。流体力学实验与计算方法:介绍流体力学实验和数值计算的基本原理和方法,包括流体力学实验的设计和操作、流场与压力场的测量、数值模拟和计算流体力学方法等

7、 传热学:掌握传热的基本原理和数学模型,了解传热的机制和方法,具备分析和计算传热问题的能力。

a、 热传导:介绍热传导的基本原理和数学模型,包括热传导方程的推导与解析解、导热性质和热传导性能、多维传热问题的求解方法等。

b、 对流传热:研究通过流体对流传递热量的机制和方法,包括强制对流和自然对流的基本原理、传热和流动的耦合关系、传热换热器的设计和性能分析等。

c、 辐射传热:介绍热辐射的基本原理和模型,包括黑体辐射、辐射传热方程、辐射传热的吸收、反射和透过等问题的计算和分析。

d、 传热设备:研究各种传热设备的工作原理和性能,包括换热器、冷凝器、蒸发器、加热炉等,探讨传热设备的设计和优化。

e、 计算传热:介绍传热分析和计算的基本方法,包括数值模拟和计算流体力学(CFD)方法在传热问题中的应用,以及常见传热计算软件的使用。

f、 传热与工程应用:探讨传热学与能源与动力工程的应用关系,包括传热在燃烧、能源转换和热交换等过程中的重要作用,以及传热问题在实际工程中的应用和解决方法。

8、 控制理论:掌握能源与动力系统的建模与分析方法,了解控制系统的设计原则和方法,具备分析和优化控制系统的能力。

a、 控制系统基础:介绍控制系统的基本概念,包括控制对象、控制器、传感器、执行器等基本组成部分,以及开环控制和闭环控制的原理与特点。

b、 数学建模与系统分析:学习如何将实际的能源与动力系统建模为数学模型,包括连续系统和离散系统的建模方法,如微分方程、差分方程和传递函数等,以及对系统进行稳态和动态分析的方法。

c、 控制系统设计与稳定性:学习控制系统的设计原则和方法,包括控制器的选型和参数调整,系统稳定性与稳定裕度的分析与设计,如根轨迹法、频率域法和状态空间法等。

d、 反馈控制与控制策略:探讨反馈控制的原理和应用,包括比例控制、积分控制、微分控制和PID控制的基本概念和调节策略,以及现代控制方法,如模糊控制、自适应控制和优化控制等。

e、 多变量控制与系统优化:学习多变量控制系统的设计和优化方法,包括多变量控制系统的解耦与分解、增益计划与极点配置、最优控制与多目标优化等。

f、 控制系统仿真与应用:介绍控制系统仿真软件的使用,如MATLAB/Simulink等,学习通过仿真分析控制系统的性能和稳定性,以及在能源与动力工程中的实际应用。

9、 测试技术:掌握能源与动力系统测试的基本方法和技能,了解实验设计和数据分析的原理和应用,具备实际操作测试设备和分析数据的能力,为能源系统的测试、故障诊断和优化提供理论基础和实践经验。

a、 测试方法与设备:介绍常见的测试方法和仪器设备,如传感器、示波器、频谱分析仪、测功仪等,了解它们的基本原理、使用场景和操作技巧。

b、 实验设计与数据采集:学习如何进行科学合理的实验设计,包括确定实验目标、设计测试方案、选择合适的测量方法和设备,并了解数据采集的技术和方法,如采样频率、数据记录和处理等。

c、 数据处理与分析:学习如何对测试数据进行处理和分析,包括数据清洗、滤波处理、时域与频域分析、统计分析等,以获得有意义的测试结果和结论。

d、 精确度与误差分析:了解测试精确度的概念和评估方法,学习如何分析和评估测试过程中可能存在的误差来源,如系统误差、随机误差和人为误差,并探讨误差对测试结果的影响和控制方法。

e、 实验安全与规范:学习实验室安全和操作规范,包括实验设备的正确使用和维护、实验中的安全注意事项、个人防护措施等,以保障实验室工作的安全性和可靠性。

f、 实验报告与沟通:培养编写实验报告和展示实验结果的能力,学习如何清晰、准确地表达测试结果、结论和分析,并有效地与他人交流和讨论。

10、 燃烧学:了解燃烧的基本原理和机制,掌握燃烧系统的设计和性能分析方法,理解燃烧与环境之间的关系,具备解决燃烧相关问题和优化燃烧系统的能力。

a、 燃烧基础知识:学习燃烧的基本概念和原理,包括燃烧的定义、燃烧反应、燃烧实质、燃烧过程中的能量转化等。

b、 燃烧反应过程:深入研究燃烧反应的过程和机理,包括燃料氧化、点火、燃烧和燃烧产物生成等,了解燃烧过程中涉及的化学反应和物理现象。

c、 燃烧系统:学习不同类型的燃烧系统,如均质燃烧系统和非均质燃烧系统,了解其工作原理、特点和应用,包括火焰燃烧、熄火、静压燃烧室等。

d、 燃烧器设计与性能分析:研究燃烧器的设计原理和方法,包括不同类型的燃烧器和其工作特点,理解燃烧器的结构、燃气喷射和混合、燃烧稳定性等,探讨燃烧器性能的分析和评估。

e、 燃烧与环境:了解燃烧过程中产生的污染物和环境影响,探讨燃烧的环境问题和解决方法,包括燃烧排放控制技术、燃烧废气处理等。燃烧模拟与优化:介绍燃烧过程的数值模拟方法,如计算流体力学(CFD)等,学习如何使用模拟工具对燃烧过程进行模拟和优化,以提高能源利用效率和减少环境污染

五、专业能干什么

能源与动力工程是一个广泛领域,毕业生有机会在电力、化工、石油、航空航天、汽车、建筑等不同领域找到合适的就业机会。:

能源工程师:从事能源系统设计、建设和运营管理工作,包括发电、输电、配电和能源利用等方面的工作。

动力工程师:负责动力设备和系统的设计、运行和维护,如燃气轮机、蒸汽发生器、汽轮机等。

可再生能源工程师:参与可再生能源项目的规划、设计和实施工作,如太阳能、风能等项目。

热能工程师:负责热力系统的设计、优化和能效管理工作,如热电联供、制冷与空调等领域。

环境工程师:从事与能源系统和动力设备相关的环境保护、排放控制和节能减排工作。

自动化与控制工程师:负责能源系统和动力设备的自动化控制与优化,包括控制系统设计和运行调试等。

项目管理工程师:承担能源与动力项目的管理和协调工作,包括项目计划、进度控制和资源协调等。

技术销售与技术支持工程师:为能源与动力设备销售提供技术支持和技术咨询,协助客户解决技术问题。

咨询工程师:为能源与动力领域的企事业单位提供能源管理、技术咨询和可行性分析等服务。

研发工程师:参与能源与动力工程领域的科研项目,从事新技术的研发和创新工作。

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