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1．本学科点的历史沿革与现状概述
本学科组建于1956年，原隶属于矿冶系热工教研室，1985年组建冶金热能系，从1991年开设招收冶金热过程方向研究生。前期的学科建设和科学研究主要由贺友多教授、李保卫教授领导下的冶金研究所完成。2001年与有关学科合并成立了能源与环境学院，2001年建立热能工程硕士点，2005年增设工程热物理硕士点。学科现有工程热物理和热能工程两个工学硕士点，一个动力工程领域工程硕士点，本年度正在积极申报热能工程博士点。
学科梯队知识结构、学历结构、年龄结构合理，目前共有教师24人，其中教授10人，博士9人，且中青年教师占85%以上。入选国家“新世纪百千万人才工程”1人，获得“自治区有突出贡献的中青年专家”2人，入选内蒙古自治区“321人才工程”8人，入选内蒙古教育厅“111工程”4人，获得宝钢优秀教师2人。
学科组克服了由于地理因素造成的人才短缺，资金不足的困难，学科建设取得了长足的进步，科研方向明确，科研成果显著。本学科的主要研究方向有：高效洁净燃烧技术研究；冶金热过程研究；稀土冶炼传输过程研究。通过近五年的努力奋斗，取得较丰富的科研成果，共完成纵横向课题研究项目21项，包括9项国家级科研项目，6项省部级科研项目，其中3项国家自然科学基金项目，1项973前期研究专项项目。其中三项燃烧及控制方向的科研成果获省部级奖励，四项教学改革项目获自治区教改成果奖，一项高效节能科研成果为自治区重大科研成果推广项目。发表高水平学术论文160余篇，其中被三大检索收录的16篇，出版专著2部，获得发明专利3项，技术转让3项，技术转让收益达2000多万元。
本学科现有热能专业实验室，以及内蒙古自治区高效洁净燃烧重点实验室，实验室总面积近1600平米，专职兼职人员12名。本学科实验室现有国际上最先进的三维粒子成像测速仪（PIV）、三维激光多普勒测速仪（LDV）、GASMET便携式FT-IR多组分气体分析仪、热天平分析仪及全自动工业分析仪等先进仪器设备，仪器设备总值970余万元，万元以上仪器设备73台套。能够围绕学科实验平台开展非接触流场测试、温度场和浓度场测试，具有测量精度高、信息量大及可视化好的特点，为本学科教学科研提供了优良的条件，逐渐成为自治区燃烧领域实验研究中心，其中部分设备进入环渤海仪器网。此外本学科还购置大型FLUNT商业软件、多功能电站锅炉燃烧模拟软件，为学科全面发展创造条件。
2．本学科点的主要研究方向介绍
本学科的研究工作重点围绕热科学与高新科技交叉领域、能源与环境领域的热科学问题展开。
方向一：高效洁净燃烧技术的实验研究与数值模拟
（1）应用美国TSI公司生产的激光粒子成像测速仪STEREO PIV、三维激光多普勒测速仪LDV及 FTIR气体分析仪等精密仪器，建立了冷热态工况下复杂流动过程的精确测试平台，通过测量流动区域内速度场，进一步得到速度梯度场、湍动能场、脉动速度场等流场信息，详细分析传输过程中最为基础的动量传递。经过努力探索，开展复杂热态湍流燃烧过程流场测量，掌握多种驱动力作用下流动机理，大大丰富冷态试验测量结果，试验技术达到国内领先水平。课题组充分发挥两台激光测速仪的测量技术特点，开展优势互补的试验数据精确化技术的研究，科学提高测试水平与测量精度，成功突破两相流、高速流及周期性流动的复杂流场测量，建设了高水平流场测量试验平台。由两台高精端仪器设备组成的试验平台填补自治区激光测速的空白，提升自治区激光测速研究领域的测试水平和相关研究水平，拓宽与各高校、科研院所的合作研究范围，有较广的应用前景。
（2）自主设计制造了多功能综合燃烧炉试验平台，利用该平台可进行燃烧过程中燃烧特性分析，测量复杂流动过程的速度场、温度场和浓度场。首先通过合理组织燃烧室内气体燃料、助燃空气及烟气的流动混合，应用先进的测量仪器设备和科学的试验方法，攻克预混燃烧中如何实现高温低氧、烟气再循环及二次给氧等技术难点问题，得到能有效提高燃烧效率，减少NOX排放的技术措施，为冶金企业的加热炉、均热炉等工业炉窑的节能减排的运行管理提供理论依据。其次，利用炉内多种流场测量信息，成功完成湍流平焰燃烧器内部结构的旋流数、燃气管喷口及喇叭型扩张口的设计优化任务；湍流扩散火焰的高效洁净燃烧器优化设计，同时积极开展新型清洁高效燃烧器的设计，为科技成果的转化和推广应用提供理论依据。
（3）结合试验模型的研究成果，完善了描述复杂燃烧器边界下瞬态燃烧过程的数学模型，自主开发了研究燃烧机理的数值模拟研究程序。充分利用数值模拟的特点，为自治区科研、生产和设计等项目的开展、实施及应用创造了条件。
研究特色：通过先进的激光测试仪器PIV和 LDV对复杂湍流场进行测试，研究及验证描述热工设备内复杂热过程的数学模型，达到组织能耗低、热效率高的优化燃烧生产工艺的目的，进一步研究燃烧过程中减少烟气中NOx排放，减少大气污染的现实问题。
方向二：冶金热过程研究
（1）以冶金工艺热过程为研究对象，建立描述各种复杂工艺热过程的数学模型，主要包括湍流流动数学模型、辐射传热数学模型、湍流燃烧数学模型。在贺友多教授自主开发三维湍流非稳态流场计算程序的基础上，首次应用随机论与决定论的辨证关系，创新性提出新热流方程，并开发了新热流方程辐射计算程序，经过近几年的努力消化吸收国际先进湍流燃烧数学模型，自主开发了能够描述流动、传热、传质等过程相互耦合冶金热过程的模拟软件。
（2）通过实验研究为模拟软件提供合理的模型参数和操作参数，并对数学模型进行验证，大幅度提高数值模拟技术。各种复杂热过程模拟软件的定性化向定量化的转变依赖于模型的选用及模型参数的选取，否则计算结果的应用与现场的需求仍有较大的差距。目前除了国内仅有几所国家重点实验室和省部级重点实验室能够开展本学科精确实验研究外，大部分高校科研院所开展的复杂热过程研究往往集中在大型软件的应用上，这些重要参数的缺乏必然导致数值模拟技术的落后。
研究特色：在自主开发的三维湍流流动计算软件的基础上，耦合复杂边界下辐射换热模型、湍流燃烧模型，进行燃气加热炉、均热炉等热工设备内热过程的数值模拟研究，取得较大的科研成果。
方向三：稀土冶炼传输过程研究
（1）以稀土冶炼过程为主要研究对象，对稀土电解槽进行优化设计和仿真。建立描述稀土电解槽内稀土电解过程的流体流动、传热和电磁场分布模型，通过对传输过程的研究，完成电解槽电场、电流场、磁场、流场和温度场的仿真模拟，实现电解槽的优化设计。目前电解槽传输过程模拟软件已经开发完成并成功应用于电解槽研制过程。软件2001年首次应用于我国大型稀土电解槽10KA钕电解槽的研制中，2003年我国25KA稀土电解槽研制工作启动，本软件再次应用并得到完善，在我国新一代大型稀土电解槽研制中发挥重要作用。
（2）通过在电解生成过程中大量的实验以及6KA、10KA和25KA电解槽的研制，积累了大量实验数据，根据实验结果对传输数学模型验证，软件得到了进一步完善，模拟结果得到进一步验证。目前在国际上进行稀土电解槽传输过程模拟的软件还没有发现先例，仅在江西，张小联等人也开始了这方面的研究工作，但还没有达到实际应用的阶段。
研究特色：采用理论和实际相结合的方法，在建立稀土冶炼传输过程模拟数学模型的基础上，对生产过程的大量实验数据进行了综合研究，把生产过程的实际数据和数学模型结合，得到了电解槽的仿真软件，实现了设备的优化设计。软件在我国6KA、10KA和25KA稀土氧化物电解槽研制中得到了实际应用，效果非常好。
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