重庆大学动力工程及工程热物理前沿课报告

研究生课程考核试卷 （适用于课程论文、提交报告） 科

目： 动力工程及工程热物理前沿

教 师： 赵良举等10位老师

姓 名： 学 号：

专 业： 动力工程及工程热物理 类 别： （学术） 上课时间： 2014 年9月至2014年 11月 考 生 成 绩：

卷面

成绩

平时成绩 课程综合成绩

阅卷评语：

阅卷教师 (签名)

动力工程及工程热物理前沿

1.《宇宙乾坤能量密码天人合一》——赵良举

宇宙无限大吗

在晴朗的夜晚仰望星空，是件非常惬意的事。但是，有多少人去仔细想过，为什么夜晚的天空是黑暗的呢“这还用问，晚上没有太阳”。“可晚上有星星，星星也发光”。“星星的光太弱了”。“如果星星布满整个夜空呢”。对呀，如果星星布满夜空，晚上的天空就一定是明亮的了。为什么星星没有布满整个夜空这是德国天文学家奥伯斯于1823年在思考的问题，最后发展成为著名的奥伯斯佯谬。

奥伯斯佯谬是个宇宙学的问题，是关于宇宙是有限或无限的问题。这个问题可以说在当今世界仍然是个未解之迷，或许如美国著名科普作家阿西莫夫所说：宇宙的层次是无穷的，人类可能永远都无法完全认识她。这正是宇宙的无穷神秘之处。

能量密码

物质是浓缩了的能量，能量就是释放了的物质，简单来说，能量就是宇宙中的一切。能量不能被创造也不能被灭亡，它只能从一个地方向另一个地方传递，从一种形式转变为另一种形式。热力学第一定律和热力学第二定律始终贯穿在能量密码之中，但是精彩的一笔是赵良举老师提到关于宇宙循环和热二定律矛盾的地方，最终引出了热二定律的适用范围，对多分子系统成立，却不适用于整个宇宙。这次课也告诉我们，科学是不断探索的，当下的很多理论存在很多的限制性条件，搞科研要寻根究底，不能固执迷信。

能量体现在科学现象的各个方面。从流体力学的角度看，人不能两次踏入同一条河流，所以，我们应该珍惜生活中的点点滴滴；从传热学的角度看，物体要辐射更多的能量必须提高它的温度，为了给社会作出更大的贡献，人则必须要提高自己的素质和能力；从热力学的角度看，人生是一个不可逆的循环，从哪里来到哪里去，无情的熵增指引着前进的目的地；从泵与风机的角度看，人生只有经过加速才能提高力量；从反应堆物理分析的角度看，中子存在散射与吸收，唯有淡定得与失才能临界。

2.《原子的世界》——李加兴

原子与原子结构

原子非常小，其直径大约有千万分之一毫米，是由位于原子中心的原子核和一些微小的电子组成的，这些电子绕着原子核的中心运动，就像太阳系的行星绕着太阳运行一样，并且原子与宇宙任何黑色粒子相同。原子中除电子外还有什么东西，电子是怎么待在原子里的，原子中什么东西带正电荷，正电荷是如何分布的，带负电的电子和带正电的东西是怎样相互作用的等等一大堆新问题摆在物理学家面前。根据科学实践和当时的实验观测结果，物理学家发挥了他们丰富的想象力，提出了各种不同的原子模型,如汤姆逊的枣糕模型，太阳系模型，波尔模型等。直到查德威克发现了中子，他解决了理论物理学家在原子研究中遇到的难题，完成了原子物理研究上的一项突破性进展。后来，意大利物理学家费米用中子作“炮弹”轰击铀原子核，发现了核裂变和裂变中的链式反应，开创了人类利用原子能的新时代。

核聚变

核聚变，又称核融合，是指由质量小的原子，在一定条件下，发生原子弹互相聚合作用，生成中子和氦，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨大的能量。根据质能方程E=mc^2;原子核之静质量变化（质量亏损）。造成能量的释放。由较轻的原子核变化为较重的原子核，称为核聚变，如恒星持续发光发热的能量来源。相比核裂变，核聚变的放射性污染等环境问题少很多。如氘和氚之核聚变反应，其原料可直接取自海水，来源几乎取之不尽，因而是比较理想的能源取得方式。目前人类已经可以实现不受控制的核聚变，如氢弹的爆炸。但是要想能量可被人类有效利用，必须能够合理的控制核聚变的速度和规模，实现持续、平稳的能量输出；而触发核聚变反应必须消耗能量，因此人工核聚变的能量与触发核聚变的能量要到达一定的比例才能有经济效应。科学家正努力研究如何控制核聚变，但是现在看来还有很长的路要走。目前主要的几种可控制核聚变方式：超声波核聚变、激光约束（惯性约束）核聚变、磁约束核聚变（托卡马克）。太阳中心核聚变外的物质。物质无论是分裂或合成，都会产生巨大的能量。

3.《燃烧基础研究的机遇及挑战》——苟小龙

HCCI

均质充量压缩着火燃烧，就是柴油机在着火前像汽油机那样形成均质混合气，消除扩散燃烧，采用较高压缩比压缩可控着火，实现近似等压燃烧；同时要具有良好的化学反应动力学效应，实现低温火焰快速燃烧，燃烧持续期短，燃烧效率高，可以同时保持较高的动力性和燃油经济性，达到高效、低污染的目标。与传统的点燃式发动机相比，它取消了节气门，泵气损失小，混合气多点同时着火，燃烧持续期短，可以得到与压燃式发动机相当的较高的热效率;与传统柴油机相比，由于混合气是均质的，有效的解决了传统均质稀混合气燃烧速度慢的缺点，燃烧反应几乎是同步进行，没有火焰前锋面，燃烧火焰温度低，可以同时降低NOx 和PM 排放。HCCI的优点还包括它的燃料灵活性高。所以这一燃烧方式具有重要的理论意义和广阔的应用前景。

内燃机燃烧效率的提升空间

内燃机在未来几十年仍将是移动式动力装置的主要原动机。2011年，我国内燃机年产量已达亿千瓦，内燃机的石油消费量约占我国石油总消费量的66%，我国石油进口依赖度已达54％。内燃机也是大气环境的污染源，发展高效清洁内燃机技术是经济和社会发展的最大需求。

内燃机未来的发展将着重于改进燃烧过程，提高机械效率，减少散热损失，降低燃料消耗率；开发和利用非石油制品燃料、扩大燃料资源；减少排气中有害成分，降低噪声和振动，减轻对环境的污染；采用高增压技术，进一步强化内燃机，提高单机功率；研制复合式发动机、绝热式涡轮复合式发动机等；采用微处理机控制内燃机，使之在最佳工况下运转；加强结构强度的研究，以提高工作可靠性和寿命，不断创制新型内燃机变气门，变升程，变相位，甚至停掉几个缸的技术，都没能做到在行进中连续变缸径，但有等效的。

美国能源部也要求大幅度提高内燃机效率，2020 年重型内燃机热效率由当前的40%提高到55%。我国内燃机油耗现状与上述国际先进内燃机油耗法规标准还存在很大差距。