热力系统仿真与优化教学大纲.docx

热力系统仿真与优化 一、课程说明 课程编号： 100309Z10 课 程 名 称 ： 热 力 系 统 仿 真 与 优 化 / Simulation and Optimization of Thermodynamic Systems 课程类别：专业教育课程 学时/学分： 32 学时/2 学分 先修课程：工程热力学、传热学、工程流体力学 适用专业：新能源科学与工程 教材：自编《热力系统仿真与优化》 -计划 2019 年出版 教学参考书： 1. R Gicquel, Energy systems: A new approach to engineering thermodynamics, CRC Press, 2011. 2. FC Knopf, Modeling, analysis and optimization of process and energy systems, John Wiley 3. Sons, Inc., 2012 4. 王丰，热力学循环优化分析，国防工业出版社， 2014. 5. R Span, W Wagner, Equations of state for technical applications I. Simultaneously optimized functional forms for nonpolar and polar fluids. Int J Thermophysics 2003; 24(1): 1-39. 二、课程设置的目的意义 热力系统仿真及优化是新能源科学与工程专业设立的专业选修课， 本课程的 目的是让学生初步掌握能源利用与转换过程和系统的计算机仿真的基本思路与 方法，包括状态方程、工质热力性质的计算、常见热力系统仿真、优化的基本理 论、 优化算法和典型热力系统的优化问题等。 热力系统计算机仿真与优化是一门 综合性课程，集成了计算机、自动控制、数理方法、应用数学、图形图像技术等 多个学科的知识。因此，本课程不仅能使学生拓展视野，完善其知识体系，而且 能为学生进一步的深造和学习奠定一定的基础。 三、课程的基本要求 知识方面的基本要求： 掌握工质热力性质计算的基本理论与方法； 热力设备和系统仿真和优化的基本方法， 并掌握相关计算程序或软件； 理解典型 了解最优 化理论的基本框架、 基本优化算法， 掌握优化计算程序或软件； 为研究生阶段继 续深入学习和原创性研究提供基本的知识储备； 能力方面的基本要求： 培养运用 第 1 页/ 共 3 页 工程热力学、 传热学和工程流体力学等专业基础知识解决实际工程问题的能力与 思维； 熟悉热力系统仿真与优化的基本原则与思路； 了解计算机模拟与仿真的发 展动态和应用现状， 培养国际视野及较强的创新能力和实践能力； 素质培养方面 的具体要求：培养良好的社会责任感和职业道德；形成自主学习和终生学习的 意识和习惯， 培养适应发展的素质； 培养沟通交流的能力和团队合作的精神。 四、教学内容、重点难点及教学设计 章节 第 1 章绪论 教学内容 热力系统 仿真与优 化概述； 热 力学基本 守恒 方程 总 学时分配 学 讲课 实 时 （含研讨） 践 2 2 第 2 章工质 热力参 数计算 热力学微 分关系式； 状态方程； 6 6 热力性质 计算 第 3 章热力 系统仿 真 常见热力 设备计算； 动力循环 系统仿真； 制冷与热 8 6 2 泵循环仿 真； 太阳能 热 - 电系 统仿真 第 4 章最优 化理论 优化问题 的本质与 组成； 优化 问题建模； 6 6 优化问题 的 求解 第 5 章热力 系统优 化与设 计 活塞式内 燃机循环 优化分析； 太阳能热 - 电系统优 化； 蒸汽压 缩式制冷 系统优化 8 6 2 教学重点 热 力 计 算 的 内 容、意义等；复 习质量守恒、能 量守恒和熵平衡 方程 复习热力学微分 关系式、比热容 的方程；状态方 程；基于状态方 程的热力性质计 算 压缩机、 换热器、 燃烧室、太阳能 集热器等设备的 热力性能计算； 蒸汽动力循环仿 真；蒸汽压缩式 制冷循环仿真；