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发表于 2010-10-18 22:14:08
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西安交通大学流体机械研究所
西安交通大学流体机械及工程学科的前身为1956年成立的我国最早的透平压缩机专业,1981年被批准为国家首批博士点,继而成为国家首批博士后流动站,1988年被评为国家重点学科,1989年经国家发展计划委员会批准成立流体机械国家专业实验室,1995年又批准依托本学科建立流体机械及压缩机国家工程研究中心。
1992年在全国动力工程及工程热物理所属二级学科研究生教育质量评估中,被评为“A”级,名列流体机械及工程学科全国第一。2001年在全国重点学科第二次重新评估中,再次以同类二级学科第一名入选全国高校“十五”国家重点学科。
学科的传统优势是以解决国民经济建设中的重大科技问题为主攻目标,立足于基础理论研究,推动流体机械及工程技术发展,为流体机械领域培养一大批高水平的科研人才和行业技术骨干,为国民经济建设和行业进步做出突出贡献。依据国家目标和西部大开发的需求,在“十五”建设期间对学科主要研究方向进行了优化,在保持学科传统优势的基础上,更加注重解决影响学科发展的重大应用基础和学术前沿问题,更加重视围绕国家目标和国民经济发展主战场的战略需求。“十五”期间本学科的主要研究方向确定为:(1)流体机械的流动理论与实验;(2)大型离心压缩机及通用流体机械设计方法与应用技术;(3)流体工程中的复杂、多相流动。三个主要研究方向有机地融合了学科现有的研究基础及条件,凝聚了学科现有的人员实力,体现了学科交叉与前沿性。
五年来本学科承担了各类科研项目66项,其中包括国家重大基础研究计划(973)项目、国家高技术发展计划(863)项目、国家十五科技攻关项目、国家自然科学基金重点项目、面上项目、教育部重点项目、教育部博士点基金项目及各类省部级重大、重点项目39项,五年期间累计科研到款3333万元,其中纵向科研经费2144万元。在科研基地建设方面,依托本学科建立的流体机械及压缩机国家工程研究中心在科研成果向生产力转化上取得了重大进展,承担了包括国家、省部级及国外企业在内的委托研发项目100余项。学校985和211工程支持本学科建设资金600万元,流体机械国家专业实验室新增10万元以上的仪器设备20余台套,实验装置特色明显,实验条件改善显著,为承接国家重大基础理论研究、培养研究生创新能力创造了高水平的研究平台。在科研成果方面,获得了国家级科技奖3项,省部级奖3项。获得国家发明专利授权13项。发表高水平学术论文400余篇,其中SCI收录53篇,EI收录142篇。
通过培养和引进,本学科现有专职教师31人(教授、博导14人),实验室研究人员9人。其中国家级有突出贡献专家1名,教育部跨(新)世纪优秀人才4名。在人才培养方面,2001-2005年培养博士生33人,硕士生151人,其中获得国家级优秀博士学位论文1篇。在国际学术交流方面,五年间先后主办了国际国内学术会议4次,承担国际合作交流项目7项。教师及研究生赴美国、英国、法国、德国、日本、香港等国家地区进修、合作交流超过10人次。
本学科在建设期内取得了多项代表性研究成果:
(1)大型离心压缩机关键共性技术及在石化、冶金行业的应用:2005年国家科技进步二等奖。本项目开发了具有中国特色和完全自主知识产权的大型离心压缩机设计、制造技术,研制的大型石化离心压缩机组,总体性能达到国际先进水平,突破了二氧化碳离心压缩机叶轮出口相对宽度的使用极限,经济效益已超过5000万元,新研发的缸内静叶可调新型高炉鼓风机相对同类传统风机节能8-15%,已有300余台产品在工业中应用,取得经济效益超过10亿元。该项目的主要创新性点包括:1)解决了速度梯度方程与化工气体状态方程耦合求解发散的问题,建立了任意空间自由曲面三元叶轮反问题设计方法;2)将反问题设计方法与实验设计和响应面技术相结合,发展了三维粘性流场计算框架下的三元叶轮设计理论和技术;3)研制出了17个不同流量系数的高压小流量三元叶轮模型级,56个任意空间自由曲面大流量三元叶轮模型级。4)发明了“径、混流式三元叶轮单轴进刀铣削工艺”、“鼓锥形刀具及用鼓锥形刀具侧铣复杂曲面离心叶轮的方法”,减少了任意空间自由曲面三元叶轮的五坐标加工工时,大大降低了三元叶轮的制造成本。5)利用上述共性技术,研制的年产52万吨尿素装置二氧化碳压缩机增产节能型高压缸转子技术,在保持驱动透平不变的条件下可增产10~15%;研制的二氧化碳压缩机组在22000Nm3/h小流量工况下防喘振阀可全部关闭,比从国外引进机组节能10.2%,单台二氧化碳压缩机组可节资增效3596万元。6)研制的“缸内静叶可调‘全可控涡’三元叶轮离心高炉鼓风机”系列产品,整机效率达85~87%,比二元叶轮离心高炉鼓风机效率提高8~10%,达到和超过了同流量范围轴流式风机的效率,而价格仅为轴流风机的50-65%。该产品有很好的市场竞争力,近3年已销售135台,由节电和增产创造的经济效益十分显著。
(2)基础研究实验平台建设成效明显,承担国家重要科研课题的能力提高显著 “十五”学科建设期间,学科建成了5-8万转/分转速可调的离心压缩机实验台位,实验装置的关键性能指标、应用技术处于国内领先、国际先进水平。建成了阵风风谱模拟风洞,实现了野外阵风的实验室模拟及非定常风沙两相流的PIV瞬态测量。改造升级了原有PIV流场测试系统,建成了微通道、微灌溉滴头PIV实验测量系统(Micro-PIV),已用于微尺度流动的基础研究。在十五期间立项的基础上,2006年学科与沈鼓合作启动了“大型多级透平压缩机内部非定常流场测量研究试验台”建设,预期达到最大功率800kw,转速范围0-30000rpm,速度测量范围0-500m/s,压力测量范围0-2×105Pa,频率范围0-100kHz,可用于对工业透平压缩机及类似动力机械内部非定常流动速度和动态压力进行测量。
科研平台水平的显著提升,大大提高了本学科承担国家重要课题的能力。十五期间,本学科纵向科研经费达到了2144万元。其中国家发改委高科技产业化项目《透平压缩机组的集散控制与状态监测》获800万元国拨研究经费,国家863重大项目《100KW微型燃机压气机研究》获160万元国拨经费,国家十五科技攻关项目《塔克拉玛干沙漠南缘有机沙产业关键技术开发及示范》获150万元研究经费,国家自然科学基金项目7项。特别是2006年以来本学科新增国家自然科学基金面上项目7项,教育部及陕西省项目7项,新批主持国家“863”目标导向类项目1项获国拨经费447万元,自由探索类项目1项获经费90 万元,国防基础研究项目1项获经费300万元。2006年本学科立项的纵向课题经费1120万元。
本学科对国家和区域经济建设、社会发展做出了重要的贡献,取得了良好的效益。流体机械是石油、化工、冶金、空分、能源动力、国防等许多重大装备工业的心脏设备,其耗电量约占全国工业总用电量的三分之一,也是国外对中国技术封锁最为严格的领域之一。本学科在发展大型石化离心压缩机设计、制造技术取得了重要成果。研制、开发的化肥装置二氧化碳压缩机达到国际先进水平,在2005年青海格尔木盐湖城33万吨/年尿素装置二氧化碳压缩机的国际招标中击败德国MAN透平、日本三菱重工等世界著名公司,赢得标书。该成果打破了国外的技术垄断,提升了中国流体机械行业的国际声誉。
依托本学科研发的流体机械关键共性技术组建的流体机械及压缩机国家工程研究中心下属公司-西安交大赛尔机泵成套工程有限责任公司,研发的石化、空分、冶金等行业用大型透平压缩机、鼓风机系列产品,年产值已过3亿元人民币、利税超过3000万元。一方面推动了行业的技术进步,同时为区域经济的发展也做出了较大贡献。
本学科与沈鼓集团公司合作,开发了年产60万吨乙烯装置配套压缩机的关键技术,联合投资改扩建学科现有化工介质离心压缩机闭式循环实验装置。本学科与陕鼓集团公司合作,解决了轴流+离心复合型透平压缩机关键技术,为大型国有企业的技术进步做出了重要贡献,创造了显著的经济和社会效益。http://nd.xjtu.edu.cn/page/page_46.html |
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