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电力学院2020年大学生创新创业训练计划项目申报指南

时间：2020-05-26 来源： 作者： 点击数：
序号 项目名称 项目类型 项目周期
    (年)		 专业要求 建议级别 指导教师
    姓名		 指导教师
    职称		 项目简介（200字以内） 备注
1 虚拟被控对象建模及组态实现 创新训练项目 2 建议：电气、自动化、机械、能动等跨专业学生组队 国家级 王攀攀 副教授 工科类教育培训行业，需要大量而多样的被控对象开展实践教学，但是由于资金、空间等因素，实验室通常只能购买1-2种被控对象，比如过程控制中的双液位水箱、逻辑控制中的四层电梯等，严重制约了实践教学的效果。为此，本项目拟对常见被控对象，如液位水箱、调节阀、液压传动机构、直流伺服电动机、交流伺服电动机等，进行数学建模，同时利用组态软件对其进行实现，构建虚拟的被控对象，解决实践教学中被控对象单一、匮乏的问题。
2 基于互联网+矿山提升机系统健康状况评测系统 创新训练项目 2 电气，计算机，机电 国家级 宗伟林 副教授 1、以智慧矿山建设中的“主井全自动运行智能监控系统”项目为依托，通过采集实际提升机系统运行数据（含电气设备、机械设备、环境等方面），建立数据采集平台。2、通过大数据方法对数据进行处理、分析，建立提升机系统主要设备运行模型，探索系统主要参数如温度、电流、载荷、速度、加速度等之间的关联特征。由此评估提升机系统主要设备的健康状况，并对典型故障进行预测。3、建立煤矿提升机系统设备健康和故障预报平台雏形。
3 基于开关磁阻电机的混动汽车驱动系统研究 创新训练项目 2 电气工程 国家级 昝小舒 讲师 随着环境污染和能源危机的日益严重，节能减排成为了汽车的必要选择。本项目着眼于新型开关磁阻高性能电机，以设计具有低速电动、高负荷助力、起动发电等功能的混动系统，实现汽车减排增效。研究内容包括混动驱动系统的原理分析、控制策略设计、硬件和软件设计和实验验证等
4 公共空间绿色节能智能通风系统研究 创新训练项目 1 能源动力、电气工程 省级 昝小舒 讲师 世界卫生组织将室内空气污染列入危害人类健康的十大危险因素之一，公共场合的通风净化要求越来越高。本项目对公共空间绿色节能智能通风系统进行研究，包括室内模型构建、风场流通模拟、智能控制策略设计等内容。
5 基于无线通信的健康环境智能监控系统 创新训练项目 2 电气工程 国家级 昝小舒 讲师 随着环境污染的日益严重，对环境质量的关注程度越来越高。本项目致力于对环境监控系统进行研究，主要研究内容包括系统的整体设计、系统的通讯设计、系统的硬件和软件设计。通过本项目研究以获得具有一定创新的新型环境监控设备。
6 生物质热解制备三维多孔碳基材料及其在超级电容器中的应用 创新训练项目 2 能源与动力工程，可与材料工程及化学工程学科交叉联合 国家级 郭飞强 教授 生物质是一种储量巨大、来源广泛、CO2零排放的清洁可再生资源，且具有特殊的生物结构，通过热化学转化可以制备新型多孔碳基材料。本项目拟开展生物质生热解过程碳基材料定向构筑和选择性修饰特性的研究，提高生物质碳基电极材料离子吸附和电荷输运特性，进而搭建超级电容器试验研究平台，研究材料电化学性能，从而形成生物质热化学转化制备高性能电极材料的可行方法，为生物质资源转化与绿色储能技术开发提供一条可行的途径。
7 COVID-19下的电网智能调度 创新训练项目 2 电气、资源 国家级 薛雪 副教授 本项目研究COVID-19下的地区电网智能优化调度。项目首先分析负荷变化特点。其次，分析新能源出力情况。接着分析由于疫情带来的源荷变化以及调度、工程人员无法及时展开调度、运检维修等导致电网运行稳定性下降问题，研究地区电网智能优化调度。最后，采取有效的求解方式计算在疫情发展初期、爆发期、消退期及复工期各时段的采用智能优化调度的网络网损，与传统方法进行对比，验证智能调度方法的有效性，为疫情下的电网优化运行提供决策支持
8 交直流混联的矿山配电网 创新训练项目 2 电气工程 省级 梁睿 教授 为提高矿山配电系统的可靠性和冗余性，又鉴于电力电子设备在配电网愈发广泛的应用，本项目针对矿山背景，研究一种交直流混联的配电网供电方式。经由不同变电所进线，一条为交流母线，另一条经VSC变换为直流母线，且交直流两侧通过VSC互联，互为备用线路。分析此交直流混联的矿山配电网负荷分布情况及优势，并分别分析基于所述矿山电网供电方式下的系统正常运行和交流测或直流侧发生故障时的控制方法。
9 废弃矿井煤层气资源分布特点与评估模型 创新训练项目 2 电力、安全和岩土 国家级 夏同强 副教授 废弃煤矿中蕴藏着大量的瓦斯资源，国家目前正在启动废弃矿井瓦斯资源利用的项目，研究废弃矿井瓦斯气体的成藏与富集特征，建立资源量评估模型是瓦斯资源高效开发的关键，本项目设计资源的地质调研、采动力学、瓦斯流动建模与模拟等工作。 形成调研报告1份，写作一篇SCI论文
10 掘进隧道通风网络通风参数在线监测与解算 创新训练项目 2 电力 国家级 夏同强 副教授 随着隧道及地下工程技术迅速发展，我国隧道建设规模和数量方面成为了世界隧道大国。随着隧道建设增多，其穿越的地质条件也越来越复杂，当隧道穿越瓦斯富含地段和煤系地层时，常会遇到瓦斯涌出的现象，甚至发生煤与瓦斯突出事故。瓦斯隧道通风系统作为隧道施工生产系统的重要组成部分，是稀释并排出各种有害气体和粉尘，创造隧道洞内良好工作环境的保障，对瓦斯隧道施工安全生产起着举足轻重的作用，施工通风质量的好坏直接制约瓦斯隧道施工进度和控制施工安全。因此，在瓦斯隧道施工过程中，通风安全与掌子面瓦斯灾害治理是保障隧道施工安全的重要支撑，开展掘进隧道通风网络通风参数在线监测与解算具有重要的技术与理论意义。 形成调研报告1份，写作一篇SCI论文
11 基于废弃聚苯乙烯塑料复合定型相变材料制备及其储能性能研究 创新训练项目 2 能源与动力工程 国家级 刘昌会 讲师 塑料制品在生产生活中应用广泛，却因随意排放或者处理不当对生态环境与人类健康造成了严重的危害。利用废弃聚苯乙烯塑料在均质化起始物状态下发生超交联反应可以有效地对相变芯材进行封装，可以改善传统固-液相变材料存在的包覆率低、容易泄露等问题。相变储能材料应用范围广，发展前景广阔，在解决包覆泄露问题的基础上，对于提升其储能性能还需要做进一步研究。本项目计划招收2-4名大二及以上能源与动力工程专业学生，要求具备一定的储能技术知识基础，培养学生理论、实验及论文写作等相关科研能力。
12 基于低共熔溶剂萃取回收废弃锂离子电池正极材料有价金属研究
   		 创新训练项目 2 能源与动力工程 国家级 刘昌会 讲师 基于回收废旧锂电池中贵重金属的目的和全球金属资源紧张的大背景，本项目从低共熔溶剂入手，研究能够有效萃取废旧锂离子电池正极上的金属材料且过滤难度不太大的低共熔溶剂来对废旧锂电池进行回收利用。通过研究不同组分低共熔溶剂对萃取废旧锂离子电池正极材料有价金属的影响，来选取合适的、能够进行大规模生产并投入实际使用的低共熔溶剂，从而达到减少排放，节省能源的目的。
13 功能离子液体基纳米流体制备及
    其流动换热性能研究		 创新训练项目 2 能源与动力工程 国家级 刘昌会 讲师 随着电子工业的快速发展，传统换热工质由于其较低的导热系数已无法满足越来越高的换热需求。研究基于功能离子液体基纳米流体在热力学和太阳能集热方面具有重要意义。本项目旨在解决传统换热工质导热效率低、换热能力差及适用温况较窄的突出问题，为电子元件的散热及太阳能热传递及存储提供一种高效的热传递工质。
14 狭小受限空间内振动强化滴状冷凝传热传质研究 创新训练项目 2 能源与动力工程 国家级 赵佳腾 讲师 冷凝是利用工质气液相态变化释放巨大潜热来实现换热的，与传统单相换热方式相比具有传热效率高，系统结构更紧凑，占用空间小，结构简单等优点。机械振动现象存在十分普遍，研发发现振动激励作用会对表面上液滴的附着状态和形貌有明显的影响，表面的亲疏水性不同，振动作用对液滴行为的影响效果也不同，而传热表面液滴的附着状态对冷凝传热过程的影响十分明显，通过合理调节表面亲疏水性质，放大表面冷凝过程中的振动效应，促进液滴脱离表面，能降低传热阻力，强化冷凝传热效率。本项目拟探析振动激励参数、表面疏水性以及安装角度对滴状冷凝过程中液滴生长、合并、脱离过程的影响规律，以及振动激励参数以及冷凝端内表面亲疏水性与重力热管热质输送性能之间的内在联系。
15 阵列式三维脉动热管传热强化及稳定性研究 创新训练项目 2 能源与动力工程 国家级 赵佳腾 讲师 5G通信、高铁等新兴技术的进一步发展受到高集成、大功率控制芯片工作可靠性的制约，超高热流密度热管理技术的发展十分重要。脉动热管是一种高效的传热器件，结构简单，传热极限高。传统管式脉动热管存在蒸发段不适合接受平面热源的缺点，往往需要将热管嵌入平板基座，这样以增加部分热阻作为代价；传统板式脉动热管能解决平面热源吸热的问题，其蒸发段的理想热流输入方向与热流在热管内部的传输方向垂直，不利于系统设计，且重量较大。本项目拟设计具有平面蒸发结构的三维阵列式脉动热管，并对其关键结构参数和运行参数的影响特性进行研究。
16 油水两相液滴撞击固体壁面的可视化实验研究 创新训练项目 1 能源与动力工程 省级 郭成龙 副教授 液滴撞击固体表面的研究对于土壤侵蚀、喷墨打印、表面涂层、冷却清洁等工业过程都很重要。目前对于液滴撞击固体壁面的研究已有较多成果，但主要相关研究集中于单相液滴，对于复合液滴的研究还十分不足。本项目拟通过微流控芯片制备单个水包油液滴，利用高速摄像机观察复合液滴与固体壁面碰撞的动态行为过程并进行分析，为实践应用提供理论基础。
17 微通道内水基磁流体液滴生成行为的实验研究 创新训练项目 1年 能源与动力工程 校级 郭成龙 副教授 微流控系统有表面体积比、快速的反应时间、低成本和最小的样品/试剂消耗等优点。在微流控芯片中，可利用外加磁体主动调控磁场分布，磁体与流体之间不必直接接触可产生作用力，同时这种方法不会受外界环境的影响。由于其在各个领域的广泛应用，对微尺度磁流体液滴的动力学行为进行研究显得极为必要。本项目拟对微通道内磁流体液滴的生成行为进行实验研究，并对其进行动力学行为分析。
18 磁泳相变微胶囊分选微流控芯片的开发 创新训练项目 2年 能源与动力工程 国家级 郭成龙 副教授 能源消耗加剧引起的环境恶化问题日益突出，可再生能源的开发亟待解决，相变材料因其具有较高的储能密度和几乎等温的蓄热能力，在太阳能领域具有良好的前景。磁性相变微胶囊（MPCMs）颗粒具有与磁性微颗粒类似的磁性和相变微胶囊的储热能力,因而磁性潜热型功能流体是一种集可控、储热、强化换热功能于一身的新颖功能流体。在MPCMs的制备过程中，由于颗粒尺寸分布不均导致该功能流体稳定性较差，本项目拟利用微流控技术对MPCMs进行磁泳分选，以期显著提升该功能流体的稳定性。
19 抗结冰/除冰双功能涂层的构建及其制备方法研究 创新训练项目 2年 能源与动力工程 国家级 梁林 讲师 低温高湿环境下，积冰与覆冰的发生会给道路交通、电力运输、航空运输等行业带来严重的破坏，危及生命财产安全，而传统热力融冰、机械除冰需要消耗大量的能源。本项目拟构建超疏水防结冰涂层，防止液滴在壁面附着，实现抗结冰功能；拟采用光热转换材料，通过吸收太阳能可将冰在涂层表面的固-固界面转化为固-液界面，实现除冰的目的。拟制备的抗结冰/除冰双功能涂层具有能耗低、环境友好的特点，在实际生活的多个领域具有广阔的应用前景。
20 磁性可回收碳基材料的制备及其在光热蒸发中的应用 创新训练项目 1年 能源与动力工程 省级 梁林 讲师 碳基材料在工业和科研中的应用十分广泛，尤其在太阳能光热利用领域具有十分重要的地位。目前利用碳基材料进行光热转换的研究已十分成熟，但将进行光热过程后的碳基材料回收利用的研究几乎没有报道。本项目拟以回收碳基材料为出发点，选择同时具有优良光热性能和便于实现反溶的材料，在其上负载碳基材料和磁性材料，设计光热装置并在光热转换过程后反溶，分离并回收碳基材料，实现碳基材料的再利用。
21 基于气流组织优化的半导体冷却设备散热提升 创新训练项目 1 能源动力类 省级 吴楠楠 讲师 半导体电子制冷又称“热电制冷”，或者“温差电制冷”，是利用"帕尔帖效应"的一种制冷方法，与“压缩式制冷”和“吸收式制冷”并称世界三大制冷方式。半导体制冷技术中制冷片一面产热的局部聚集会降低制冷效果，通过针对其散热结构和散热材料的优化，可有效提升其性能，同时减少能耗。本项目将针对上述问题开展探索和研究，主要从气流组织优化的角度出发，进行半导体制冷设备散热不足问题的改善，提高设备制冷功率，降低能源消耗。
22 电脑用散热风扇的控制系统设计 创新训练项目 1 电气工程及其自动化 校级 胡堃 副教授 1.熟悉散热风扇电机的结构和工作原理2．散热风扇电机的控制系统设计；3．转速、功率、风量等设计；4．设计出电路图，做出系统硬件电路，能驱动风扇正常运转 指定学生
23 散热风扇电机的电磁分析设计 创新训练项目 1 电气工程及其自动化 校级 胡堃 副教授 1.熟悉 散热风扇电机的结构和工作原理；2. 对风扇的电机进行建模仿真；3. 分析内部的磁场关系、转矩曲线等；4. 要求搭建仿真模型，针对不同的永磁体得到不同的曲线。 指定学生
24 低浓度甲烷脱硫脱硝一体化技术研究 创新训练项目 2 能源动力工程 国家级 刘方 副教授 挥发性有机化合物（VOCs）是形成光化学烟雾和雾霾的前驱体，严重危害人民的生命健康。在计算VOCs排放量与危害时，通常烷烃为主要指标。并且各成分中，甲烷结构简单，在其利用和转化过程中表现出较强的惰性，在VOCs组分中较难处理。但是研究发现，低浓度甲烷作为还原剂在干法催化脱硫脱硝一体化技术中表现出了较好的潜力，本项目将研究低浓度甲烷作为还原剂进行一体化脱硫脱硝技术的开发，不仅有利于甲烷的减排利用，并对其它VOCs组分的处理具有指导作用
25 化学链双固废协同利用制合成气实验研究 创新训练项目 1 能源动力工程 省级 刘方 副教授 我国年排放约1亿吨赤泥和3500万吨中药渣，主要依靠堆放和填埋处理。缺乏有效的处理和利用方法，不仅造成严重的环境污染，亦导致极大的资源浪费。针对这一现状，提出了一种基于化学链气化技术的双固废协同利用方法。以赤泥制备载氧体，中药渣为燃料，实现了中药渣的能源化利用，具有资源利用率高、环境影响小的优势。
26 零碳排放甲烷裂解制高纯氢气实验研究 创新训练项目 2 能源动力工程 国家级 杨丽 讲师 氢能作为21世纪清洁能源，是全球能源可持续发展和战略转型的重要依托。目前主要的制氢工艺伴随大量CO2，不能满足低碳经济要求。结合化学链重整技术而提出的化学链甲烷裂解技术可实现高纯H2的连续产出，并能实现自热运行。多功能载体是该技术的关键，特别是其催化活性及稳定性，决定了甲烷的转化率。本项目主要研究廉价碳基载体的性能及其稳定性改性方法，对进一步提高化学链甲烷裂解制氢的效率具有重要的科学意义和实用价值。
27 流化床内煤气化过程优化调控制备富氢燃气 创新训练项目 1 能源动力工程 省级 杨丽 讲师 煤炭的清洁高效利用是我国关注的重大能源课题，本项目结合国内煤炭清洁高效转化需求，创新性提出将双床解耦技术用于模块化气化技术路线，通空气燃烧残碳供热，节省空分投资，同时通过钙基载体原位分离CO2，调控   H2/CO，节省脱碳、变换等设备投资。为煤炭气化方向开创了新兴市场。
28 基于微小通道/相变胶囊潜热流体耦合的散热冷板设计及传热特性研究 创新训练项目 2 能源与动力工程 国家级 刘臣臻 副教授 近年来，随着高热流密度的大功率电子元器件及动力电池等行业的快速发展，对大功率电子元器件及动力电池的散热和微小热控制系统有了更高的要求。基于相变胶囊的潜热型功能流体是集热量储存、传递和强化传热功能于一体的新型工质。它与传统的单相传热流体相比，具有更高的比热和热输运密度。因此，基于微小通道/相变胶囊流体耦合的散热冷板在大功率电子元器件散热和动力电池热管理等领域具有广阔的应用前景。通过基于微小通道/相变胶囊潜热流体耦合的散热冷板设计及传热特性研究，对相变胶囊流体在电子器件散热、动力电池热管理等领域的应用具有重要的理论指导意义。
29 基于太阳能热利用的先进储能材料制备及储热特性研究 创新训练项目 2 能源与动力工程 国家级 刘臣臻 副教授 随着传统能源的日益枯竭和环境污染的日益加剧，太阳能作为清洁可再生能源具有巨大的发展空间。但太阳能具有随机性、间歇性以及能量密度低等确定，难以作为主流能源。而储能技术能够解决太阳能在利用过程中能源利用在时间、空间和强度不匹配的问题。本项目基于太阳能热利用方向，结合当前相变储能研究现状，制备相变潜热大、导热系数高、热稳定性更好，可适用于大规模太阳能储能的先进储能材料，并对其储热性能进行研究。通过基于太阳能热利用的先进储能材料制备及储热特性研究可有效促进太阳能等清洁可再生能源的利用与推广。
30 基于海洋条件下的晃荡能利用与发电系统研究 创新训练项目 2 能源与动力工程 国家级 杜雪平、韩东太 讲师、教授 由于海洋平面的波荡以及运载设备的运动从而导致船舶晃荡，在这种反复的晃荡过程中，存在潜力较大的能量，如果该能量能够收集起来并被船舶所用，将为船舶的节能减排提供很大的作用。本项目拟基于海上天然气液化船舶的晃荡过程，设计并建立模拟船舶晃荡的实验系统，探索晃荡能的收集利用过程；并基于常用的二氧化硅、压电陶瓷等压电材料研究晃荡能的发电效率及改进措施，探索船舶晃荡能的利用方式，为其能量收集与利用提供技术支持
31 非绿色建筑技术下徐州城区住房人体舒适度研究 创新训练项目 1 能源与动力工程 校级 任燕燕 讲师 项目主要包含三个内容：1.针对不同类型的徐州城区住房，综合各有关因素，测量其影响居住舒适度的相关数值；2.对测得数据进行汇总分析，得出影响人们舒适度的关键因素，并对徐州建筑技术改造做适当展望；3.研究目前国内外绿色建筑概念及应用状况，分析绿色建筑技术用于徐州城区住房的意义和可执行度。
32 基于超级电容和飞轮电池的混合动力系统研究与实现 创新训练项目 2 电气工程 国家级 马草原 教授 为了使机器人在比赛中能够不受底盘功率限制，完成飞坡、爬坡等运动，采用法拉电容和飞轮电池对机器人底盘进行功率补偿。由于新赛季限制电容标称能量不超过2000J（原为10000J），需要采取新的储能方案，以实现机器人的自由运动。超级电容和飞轮电池作为混合动力，能够使机器人长时间平稳运行，并且可以回收机器人制动能量，实现能量的高效利用。研究内容：（1）法拉电容充放电管理模组具有升降压能力，并且能够双向传递能量.（2）飞轮电池中的电机，在储能时作为电动机，发电时作为发电机，实现与法拉电容组的能量交换。任务目标：机器人功率的使用低于底盘功率限制时，剩余的功率裕量存储于超级电容和飞轮中，并在需要的时候，将其进行变换供给于底盘，使其能够顺利完成飞坡，飞坡，高速运动等任务。 RoboMaster机器人大赛
33 直线电磁推进系统研究与实现 创新训练项目 1 电气工程 省级 马草原 教授 为了参加Robomaster机甲大师对抗赛，研发一套电磁推进系统，用于发射RoboMaster机甲大师赛中的飞镖系统。该种推进系统相比较于机械结构发射，具有无噪音无磨损，推进力更加平稳，易于控制等优点。 RoboMaster机器人大赛
34 开关磁阻发电机铁心损耗研究 创新训练项目 1 电气工程及其自动化 省级 陈昊 教授 开关磁阻发电机（SRG）是一种新型的发电机，广泛应用于风力发电、汽车和飞机上。为了保证开关磁阻发电机能够高效可靠的运行，需要对其损耗问题进行深入研究分析，为电机的性能优化和冷却系统的设计提供依据。   SRG复杂磁密波形使得 SRG 的铁耗无法用常规电机的铁耗计算方法来计算，   因此，SRG铁耗计算难度较大。对SRG铁耗进行分析研究有助于提高电机的功率密度，   为提高电机的工作效率找到理论依据和改进方向，因此研究SRG的铁损耗十分必要。
35 开关磁阻电机嵌入式控制系统研究 创新训练项目 2 电气工程 国家级 陈昊 教授 基于DSP设计开关磁阻电机嵌入式控制系统，在硬件方面，设计了DSP最小系统、功率变换器、驱动电路、位置检测电路、位置信号整形与光电隔离电路、输出信号逻辑综合与光电隔离电路以及上位机通讯电路，软件方面，对各部分外设模块进行编程与开发，如LCD模块、键盘模块等，并给出程序流程图。采用PI算法对开关磁阻电机进行转速闭环控制，并对系统的运行效果进行了观测，验证了系统的可行性。
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