燃氣輪機性能分析課程設計及實踐
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摘要:探索導師團隊指導模式下的研究生培養(yǎng)研究與實踐，依托小組設計項目(GDP)，以小組為單位選擇針對燃氣輪機性能分析課程設計了不同題目，由學生自主討論安排研究計劃，并定期由導師團隊進行專業(yè)指導，激發(fā)學生創(chuàng)新能力，建立知識體系與工程應用的關系，為工程實際需要培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。
關鍵詞:研究生培養(yǎng);小組設計項目(GDP);燃氣輪機性能分析
1燃氣輪機專業(yè)研究生培養(yǎng)過程中存在的問題
第一，外校考入本校研究生在本科階段只學習了工程熱力學和傳熱學等基本課程，缺乏對燃氣輪機專業(yè)知識的學習，導致入學之后學習我校研究生課程存在一定的困難，在課程結束之后也很難進入研究課題。第二，研究生入學后，以導師研究方向選擇相應的課程和開展相關課題研究，學生畢業(yè)之后只熟悉自己的研究領域，不了解燃氣輪機其他研究方向的內容。燃氣輪機的設計是一個團隊協(xié)作的工作，因此很難有效開展研究。第三，缺乏系統(tǒng)深入的了解，燃氣輪機整體性能知識儲備不足，不能滿足研究生階段及其參加工作后對于燃氣輪機系統(tǒng)分析的需要。
2基于GDP導師團隊指導模式下燃氣輪機性能分析課程教學活動設計
2.1設計目標
面向工程實際、面向服務對象，完善我校燃氣輪機專業(yè)研究生教學資源，進一步研究與探討基于GDP導師團隊指導模式下的燃氣輪機性能分析課程教學模式，適應現(xiàn)代教育的發(fā)展的要求;按照我校特色學科人才培養(yǎng)戰(zhàn)略需求，強化燃氣輪機性能分析課程培養(yǎng)學生形成全局概念的作用，培養(yǎng)具有較強工程實踐能力和創(chuàng)新能力的工程技術人才。
2.2課程教學設計框架
第一，深入學習國外高校GDP課程的組織架構、實施方案和評價體系，探索建立適合我校燃氣輪機專業(yè)研究生培養(yǎng)的基于GDP導師團隊指導模式下燃氣輪機性能分析課程教學模式。第二，針對外校考入我校研究生存在燃氣輪機基礎知識薄弱的問題，研究GDP實踐環(huán)節(jié)的實施方案，設計一組適合我校燃氣輪機專業(yè)研究生開展的燃氣輪機設計題目庫，探討GDP實踐環(huán)節(jié)的實施過程組織方式，形成一套客觀公正的評價方法。第三，在教學中開展GDP實踐環(huán)節(jié)，邊實施邊總結，鼓勵學生大膽探索，積極探討組成燃氣輪機裝置的各種形式及部件匹配性，并進行分析。
2.3燃氣輪機性能分析課程題庫設計
課題一:設計一臺軸流式壓氣機，壓氣機設計點給定參數(shù):大氣壓力:101325Pa，大氣溫度:300K，空氣流量:57.47kg/s，總增壓比:3.119，總絕熱效率0.872，轉速:7800r/min，通流部分形狀:等內徑，進排氣道形式:直管。首先，利用Matlab軟件中M文件編制程序進行通流計算。其次，并M文件編制一維特性計算程序給出該壓氣機特性線。課題二:設計一臺兩級軸流式渦輪，設計點給定參數(shù):進口流量53.69kg/s，進口總壓:1.72×106Pa，進口總溫:1330K，渦輪出口靜壓:4.54×105Pa，出口總壓5.11×105Pa，滯止效率0.865，轉速1.26×104r/min，燃氣絕熱指數(shù):1.33，燃氣氣體常數(shù)287.3。首先，利用Matlab軟件中M文件編制程序進行通流計算。其次，并M文件編制一維特性計算程序給出該渦輪特性線。課題三:用Matlab軟件中M文件編程單軸發(fā)電燃氣輪機穩(wěn)態(tài)仿真程序，并進行穩(wěn)態(tài)變工況性能分析;課題四:用Simulink建立單軸發(fā)電燃氣輪機小偏差線性化仿真模型，并進行仿真分析。課題五:用Matlab軟件中M文件編程分軸燃氣輪機穩(wěn)態(tài)仿真程序，并進行穩(wěn)態(tài)變工況性能分析。課題六:用Matlab軟件編程分軸燃氣輪機牛頓拉普生仿真程序，并進行仿真分析。課題七:用Matlab軟件中M文件編程三軸燃氣輪機穩(wěn)態(tài)仿真程序，并進行穩(wěn)態(tài)變工況性能分析。課題八:利用仿真軟件，建立三軸燃氣輪機非線性仿真模型，并對仿真結果進行仿真分析。
3基于GDP導師團隊指導模式下燃氣輪
機性能分析課程教學活動的實踐為探索基于GDP導師團隊指導模式下的教學活動在我校培養(yǎng)研究生方面發(fā)揮的作用，在燃氣輪機專業(yè)研究生課程“燃氣輪機性能分析”中引入此教學環(huán)節(jié)，成立了一個由教授、副教授組成的研究生導師團隊，設計了一組適合我校燃氣輪機專業(yè)研究生開展的燃氣輪機設計題目庫，并在“燃氣輪機性能分析”教學中進行了有益嘗試。在GDP實踐環(huán)節(jié)實施過程中，分成不同的研究小組，然后分配不同的燃氣輪機設計題目，由學生自主討論安排研究計劃，學習燃氣輪機專業(yè)相關設計理論，掌握壓氣機、燃燒室和渦輪等不同部件的特性處理方法，定期由小組對研究進度和研究成果進行匯報，并由導師團隊進行指導。通過此教學活動實踐，雖然只有2個月的時間，但是明顯感覺學生課堂聽課注意力集中，學習積極性也有了很大的提高，學生對于燃氣輪機的基礎理論和基本原理也有了更深的理解，提高了學生的表達能力。
4結語
針對我校研究生培養(yǎng)過程中遇到的問題，開展了基于GDP導師團隊指導模式下燃氣輪機性能分析課程教學活動設計及實踐的研究，提出以小組設計項目(GDP)為載體，以導師團隊指導為保證的基于GDP導師團隊指導模式下的研究生培養(yǎng)研究模式，不同小組針對本專業(yè)基礎知識選擇不同的燃氣輪機設計題目，由學生自主討論安排研究計劃，學習燃氣輪機專業(yè)相關設計理論，掌握壓氣機、燃燒室和渦輪等不同部件的設計方法和設計軟件，激發(fā)學生創(chuàng)新能力，建立知識體系與工程應用的關系，為工程實際需要培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。
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作者：王志濤 趙寧波 王忠義 欒一剛 單位：哈爾濱工程大學
