机械工程学科简介

  一、机械工程学科简介

  机械工程学科是由矿山机械、包装机械、汽车工程、机械制造和机电一体化等领域多个研究方向发展起来的。机械设计及理论学科、机械制造及自动化学科分别于2003年和2006年获硕士学位授予权,机械设计及理论学科于2006年被列为湖南省"十一五"重点学科,2010年通过省教育厅验收,评为良好; 机械工程学科于2010年获一级学科硕士学位及专业硕士授予权。2012年机械工程学科被列为湖南省"十二五"重点学科。学科点以学科建设为龙头,以学术梯队建设为核心,以科学研究为重点,在学术队伍、科学研究、人才培养、条件建设、学术交流、社会服务等方面成效显著,取得了一些标志性成果,简述如下。

  1、学术队伍

  本学科确立了与在职培养相结合的学科队伍建设思路,注重梯队成员的学历层次和专业互补,强化学科带头人是学科建设第一责任人的管理机制。通过实施"博士工程"和"中青年骨干教师培养工程",启动"博士基金",加大经费投入、人才培养与引进的力度等措施,形成了一支职称、学历、专业和年龄结构合理的学科梯队。学科点引进了国家第一层次人才1名。国务院2人。学科现有教师93人,其中博士生导师2名,硕士生导师20名,学科队伍的学历层次、职称结构合理。

  2、科学研究

  学科确立了"上档次、上规模、上水平"的科研思路,全方位、多渠道争取各类科研项目。为鼓励教师获得更多国家级、省部级科研课题,多出高水平的科研成果,学科点制定了一系列奖励政策和措施,激励教师科研立项的积极性。本学科共承担国家自然科学基金5项、中央财政支持科技平台建设经费2项,科技部国际合作项目1项,教育部重点项目1项。获省部级科技进步二等奖4项、三等奖1项; 公开发表学术论文561篇,其中三大检索收录89篇; 专利授权54项(含实用新型); 出版专著4部; 科研成果转让16项,直接经济效益5000多万元。

  3、人才培养

  学科有国家级特色专业1个,省级特色专业3个; 省级、校级教改课题34项; 国家级精品课程1门,省级精品课程1门,校级精品课程10门; 教学之星4人,教学新秀5人; 出版统编教材20部,发表教研论文50多篇,获省级教学成果奖5项。2006-2011年招收本科生达到了3413人,已毕业本科生2453人,毕业生的就业率达98.2%,在全省名列前茅,社会声誉良好。学生的综合素质也在不断提高,在湖南省机械创新设计大赛共获得一等奖1项,二等奖3项,三等奖5项; 先后有12位同学的6项发明获国家专利。陈乐恒的硕士论文被评为湖南省优秀硕士论文。

  4、条件建设

  学科通过省部共建,购置了三坐标测量仪、快速成型机、电子万能材料试验机、图形工作站、大型工程分析软件、水射流切割机、流体分析软件等先进仪器、Test.Lab测试系统等设备,搭建了具有特色的科研平台,如虚拟仿真、水射流、特种加工、过程装备、包装机械等优势特色实验室,湖南省普通高校重点实验室"高压水射流及湍流应用技术实验室"、湖南省机械基础教学示范实验中心、湖南省优秀金工实习教学基地; 建成了湖南工业大学/南车株洲电力机车研究所有限公司产学研基地、湖南工业大学/东莞包装学院产学研基地、湖南工业大学机械工程学院/湖南千山制药机械股份有限公司联合培养研究生创新基地等校企创新合作基地。

  图书资料和信息网络建设26万元,图书资料达到400余种。通过建立重点学科网站、加入省大型实验设备共享平台,实现了资源共享和扩大学科影响力的目标。

  5、社会服务

  本学科积极为地方经济和包装行业服务,在汽车空气动力学、高效水射流、镍基单晶高温合金多轴低周疲劳损伤、螺旋锥齿轮表面性能生成机理、复杂切削条件动力学建模与切削参数优化、自动包装机械设计及控制技术等研究领域做了一定工作,并将成果推向了社会,为企业和有关研究机构解决了许多技术难题,研究成果在工程应用中取得了较好的经济效益。

  二、机械工程学科研究方向

  研究方向一:汽车空气动力学

  1.研究梯队

  谷正气 1963-12 博士 教授,国家""一层次,博导

  熊勇刚 1966-08 博士 教授,硕导

  陈维克 1964-08 博士 教授,硕导

  张勇:1979-11硕士(博士在读)讲师

  刘水长:1981-2硕士(博士在读)讲师

  2.主要研究内容

  通过大量仿真和实验对比,分析了三维空间下,汽车车身周围气流流动与压力分布状态,提出了"中线-迎角法",并以此来解释汽车外流场求解部分车型存在负升力的原因,突破了传统解释汽车升力理论中的"下洗模式,路径模式,环量模式"观点,丰富了汽车空气动力学的相关理论。

  为解决传统汽车空气动力学数值仿真存在的网格划分时间长、网格质量差及仿真精度低等问题,开展了基于格子玻尔兹曼的空气动力学数值仿真新方法研究,其进一步的应用,正在探索阶段。

  对汽车高速行驶下的汽车雨刮器气动性能、汽车发动机舱热管理等问题的深入研究,推动了国产轿车车身设计水平的提高。

  以汽车尾气排放对城市高层建筑环境品质影响、基于HR数据的城市群交通路网监测技术研究与系统研究等课题为推动力,瞄准国内外学术前沿,积极寻找新的学术生长点,扩展研究领域。

  3.本方向的研究特色

  本方向紧紧围绕汽车空气动力学及关键零部件设计领域进行研究:包括低阻车身开发和实用车型车身减阻技术; 车辆高速操纵稳定性研究; 车身气动优化及空气动力学附加装置对高速操纵稳定性影响研究; 车辆内流; 车辆气动噪声研究; 车辆空气动力学实验研究; 车辆空气动力学专题研究(如赛车空气动力学特性研究; 空气动力学附加装置研究; 雨刮器、轮罩气动力研究; 发动机和制动器冷却研究以及尘泥污染研究等); 基于虚拟样机技术的整车性能优化; 整车及关键部件疲劳寿命分析; 基于机、电、液藕合的整车可靠性研究; 车辆模态及关键零部件实验研究; 在发展车辆工程领域同时,注重于数字交通等领域的交差融合,初步形成扎实的研究基础,广阔的研究领域,深厚的研究内容,在国内已形成较大的影响力。目前该本方向,瞄准车辆空气动力学学术前沿,与国内外著名科研机构交流合作活跃,学术视野开阔,学术团队年轻而富有朝气。

  4.主要成果和突破

  谷正气教授在国家自然科学基金项目支持下,深入开展了汽车高速行驶"发飘"机理及控制方法研究,在气动升力产生机理研究方面,通过多款车型的风洞试验和仿真分析研究,发现汽车宽长比远小于机翼的展弦比,大量气流从汽车车身周围侧壁流过,车身表面曲率不同导致前方来流流过车身时的速度不同以及地面效应的存在是产生压差升力的主要原因,从而在"路径,模式"基础上,丰富和发展了对汽车升力产生机理的阐述。同时通过发飘机理研究,揭示了不同气动升力时引起的侧偏位移变化规律,得出了主要外型参数变化下的气动升力变化规律。初步掌握了通过风压中心和重心位置改善及使用升力翅等附加装置改善气动性能的一般方法,并申请获批国家发明专利1项。这些成果的提出,将对汽车车身设计从造型角度控制发飘现象,提高汽车操作稳定性有着非常重要的意义。此外,在与企业联合攻关中,在车身轻量化大背景下,通过矿用自卸车整车集成优化技术研究与应用,实现了企业增收和研究生培养质量显著提高。

  该方向在本建设期内,获国家财政部专项建设经费支持科研创新团队项目1个,交通运输部重点项目1项,省部级一般项目2项,横向课题3项,其他项目 2项,到账总经费440万。申请国家专利6项,获得授权专利2项; 联合在培养博士2名,已培养毕业硕士4名,在培硕士研究生9名,获校级优秀硕士论文1 篇,湖南省科技进步一等奖1项,国家能源科技进步一等奖1项。

  研究方向二:高效水射流系统的理论及应用研究

  1.学科梯队

  唐川林,1963年8月出生,博士,教授,硕导

  丁泽良,1966年8月出生,博士,教授,博导

  张凤华,1960年8月出生,博士,教授,硕导

  蔡书鹏,1963年4月出生,博士,教授,硕导

  胡东,1980年11月出生,硕士(博士在读),讲师

  2.主要研究内容

  (1)钻孔水力开采新技术的研究

  主要研究气力提升的性能影响因素及其与脉冲水射流的协同能级匹配关系。重点分析气力提升系统模型构建的方法以及低浸入率下气力提升性能增强的手段,相关研究成果发表于ASME期刊《Journal of Fluids Engineering》,ASCE期刊《Journal of Energy Engineering》,《China Ocean Engineering》以及《机械工程学报》英文版等,已引起国内外学者的广泛关注。获批国家自然科学基金《低浸入率下钻孔水力开采用气力提升系统的基础理论研究》(编号:51374101)与湖南省自然科学基金《高效低碳节能型脉冲水射流联合气举清淤机制的研究 》等项目。

  (2)高效脉冲射流的机理及应用

  开展了对射流振荡特性,增幅机理及其在冲蚀、切割与破碎等方面的模拟。基于CFD技术揭示自激振荡射流喷嘴内外流场特征,获得了较为合理的喷嘴结构参数。通过对射流速度的实测及其相关频谱分析,阐明了射流振荡及其增幅机理。相关成果已发表于《力学学报》,《煤炭学报》,《石油学报》以及《振动与冲击》等期刊上,

  (3)空化水射流的理论及应用研究

  基于汽-液两相流理论和空化理论,建立了壅塞空化流动的模型,并通过高速摄像与水听器测量技术证实了壅塞空化现象。在此基础上,研制出一种高效的壅塞空化器(发明专利号:CN201110424659),解决了空泡的形成与生长需要低压与空泡溃灭需要高压的矛盾。并基于CFD技术对其结构进行优化,以提高其空化强度,增强其在矿层破碎,附着物清洗,食品与水消毒,微生物细胞破碎等方面的应用范围以及为在水处理领域的具体应用提供技术支持。

  (4)流体流动与减阻效应

  研究摩阻系数变化的影响因素,阐明紊流结构对减阻率的依存特征,进而解读表面活性剂微量添加后水流减阻的水动力学机理,揭示了管道减阻流的紊流减阻特性。研究结果对阐明表面活性剂明槽减阻流的紊流结构、减阻机理及长距离灌溉用明槽输水减阻增输具有极大的科学及经济意义。目前,与此相关的研究成果已在《中国科学》E辑,《Journal of Hydro dynamics》,《力学学报》,《机械工程学报》与《实验流体力学》等期刊上发表,引起了国内外学者的广泛兴趣。特别是在揭示阴离子与与阳离子减阻机理的区别上形成了特有的学说。

  3.本方向的研究特色

  自激振荡脉冲射流、壅塞空化射流、钻孔水力开采关键部件如气力提升装置及陶瓷磨料水射流喷嘴的研究成果已达到了国内外先进水平。在美国流体工程和国内中国科学、煤炭学报等期刊上发表了6篇高水平论文,得到国内外同行专家的关注。

  4.主要成果与突破

  本方向获批国家级课题1项,省部级项目5项,项目总经费200万元(含配套); 发表科研论文22篇(其中EI、SCI收录11篇),获得发明专利1 项。通过研究一种非离子表面活性剂水溶液的减阻与流变特性,在减阻机理方面突破了传统的强粘弹性水流减阻假说,有望在水射流工程取得新的佐证,其成果被中国科学E辑和国外期刊Journal of Hydro dynamics发表,在国内外学术界引起了广泛关注,特别是在揭示阴离子与阳离子减阻机理的区别上形成了特有的学说,且得到了此领域铃木洋与菰田悦之等日本学者的高度认可。

  研究方向三:现代机械强度理论与应用

  1.研究梯队

  丁智平 1956-06 博士 教授,硕导

  倪正顺 1964-05 博士 教授,硕导

  张柱银 1962-07 硕士 教授,硕导

  陈吉平1957-12 本科 教授

  李 睿 1977-02 博士 讲师

  2.主要研究内容

  研究镍基单晶合金在多轴应力状态下的低周疲劳损伤机理和演化规律,基于含内变量不可逆热力学原理,用损伤应变能释放率作为热力学广义力描述正交各向异性材料的疲劳损伤过程,创新性拓展各向同性材料应力三轴因子,导出含有三个弹性常数的立方晶体单晶材料应力/应变三轴因子,用于表征晶体取向和多轴载荷对正交各向异性材料疲劳寿命的影响。

  基于正交设计,首次在国内实现了680℃和850℃温度下的DD3镍基单晶合金薄壁圆管试样(001取向)拉/扭非比例循环加载低周疲劳试验,定量分析、研究拉/扭载荷的应变路径角、相位角、循环特性和温度诸因素对低周疲劳损伤的影响规律,研究结果表明应变路径角、拉/扭载荷相位角和等效应变范围是影响疲劳寿命的主要因素。

  根据镍基单晶合金的微观结构特征,建立γ /γ ’ 双相单胞微观尺度力学模型,进行多轴非比例循环加载有限元数值模拟和多尺度分析,结果表明用微观单胞模型研究镍基单晶合金在多轴非比例加载状态下的力学行为比宏观尺度模型精度更高。

  分别以应变范围和应力范围作为表征参量,创新性地提出多轴非比例加载疲劳损伤效应的表征方法。基于能量耗散理论和损伤力学原理,引入表征非比例加载效应的特征参量和表征拉/扭载荷耦合效应的立方晶体单晶材料应变三轴因子,构造循环塑性应变能作为疲劳损伤参量,导出多轴应力状态下损伤演化方程,建立镍基单晶合金多轴低周疲劳寿命预测模型。

  超弹性材料的强度理论:橡胶弹性减振元件以良好的减振和隔振性能,被广泛用于轨道交通和高速车辆的减振系统。它工作时承受多向交变载荷,疲劳破坏是其主要失效形式之一。本方向研究橡胶弹性减振元件在长期机械载荷作用下的疲劳行为,取得了以下成果:

  建立橡胶试样在单轴载荷作用下的撕裂能与多轴应力状态下橡胶材料撕裂能之间的定量关系,提出复杂应力状态下橡胶材料等效应力和撕裂能的计算方法。

  3.本方向的研究特色

  本研究方向以航空发动机热端部件的疲劳强度设计和寿命预测为工程背景,采用多尺度理论,研究镍基单晶各向异性材料在多轴非比例加载下的低周疲劳特性以及在不同类型循环载荷作用下的损伤机理和演化规律。在弹性材料研究中基于断裂力学和疲劳损伤累积理论,利用单轴载荷作用下的疲劳裂纹扩展试验数据分析预测橡胶弹性减振元件在复杂应力状态下的疲劳寿命,提出了橡胶弹性元件在多向交变载荷作用下的疲劳寿命预测方法,为其结构的优化设计和寿命预测提供理论指导。

  4.主要成果和突破

  本方向获批国家级课题1项,省部级项目5项,项目总经费80万元(含配套); 发表科研论文16篇(其中EI、SCI收录8篇)。

  研究方向四:数字化制造与装备技术的研究

  1.学科梯队

  明兴祖,1964年2月出生,博士,教授,硕导

  李忠群,1966年10月出生,博士,教授,硕导

  熊显文,1963年10月出生,硕士,教授,硕导

  徐 华,1971-10,硕士,副教授

  廖翠姣,1977年7月,硕士(博士在读),讲师

  2.主要研究内容

  (1)复杂关键零件数控磨削界面力热耦合机理与多物理场研究。根据多轴联动数控加工原理,进行了螺旋锥齿轮、面齿轮等磨削调整计算与磨削机理分析,建立了磨削参数(磨削基本参数、磨削力、热量分配比和磨削热流量)的计算模型和3D单齿模型; 运用热传导理论、热弹塑性理论,主要对螺旋锥齿轮磨削温度场、应力与应变场等多物理场进行了力热耦合有限元仿真分析,并进行了实验验证;

  (2)基于性能驱动的共轭曲面磨削表层性态多尺度形成机理与工艺优化研究。磨削表层性态包括表层残余应力、显微硬度、组织、磨削烧伤与裂纹等多尺度特征,影响磨削表面性能和驱动性能。在研究螺旋锥齿轮、面齿轮等磨削表层性态多尺度生成机理的基础上,主要研究了多物理场耦合下螺旋锥齿轮磨削残余应力的生成规律,建立了螺旋锥齿轮磨削表面粗糙度的理论模型,结合实验得出了磨削工艺参数对磨削残余应力、表面性能粗糙度、表层显微硬度与组织等磨削表面性能的影响规律,为复杂共轭曲面零件的精密加工提供依据。

  (3)数控切削加工过程动力学建模、切削参数优化与切削数据库研究。进行了先进材料的切削机理研究,变切削条件切削过程动力学建模与仿真,基于动力学建模与仿真技术的复杂切削过程切削参数优化,面向高效数控加工的切削数据库构建与应用研究。

  3.本方向的研究特色

  本方向以复杂关键零件的多轴数控加工为应用对象,已在螺旋锥齿轮多轴数控磨削机理与表面性能生成机制、航空叶片类弱刚性零件高效数控加工动力学建模、仿真与切削参数优化应用技术研究等方面进行了卓有成效的研究,研究成果已达到了国内先进水平,在国内同行中有一定影响力; 并在高档数控机床与基础制造装备、面齿轮磨削原理与调整计算等方面进行了初步研究。

  4.主要成果与突破

  本方向获国家自然科学基金面上项目3项,国家重大科技专项(04专项)子课题1项,中国博士后科学基金面上项目及特别资助项目各1项,各类省部级项目5项,横向课题2项,国家及省级教学质量工程与教改项目4项,项目总经费超500万元(含配套); 发表科研论文18篇(其中EI、SCI收录10篇),软件著作权登记1项,出版专著3部(含教材); 获湖南省自然科学优秀学术论文一等奖1项。

  本方向在多个国防基础科研计划项目及湖南省自然科学基金重点项目等课题的资助下,在变切削条件动力学建模方面取得一些突破。主要成果发表在《机械工程学报》、《ChinJ Aeronau》、《ChinJ Mech》及《IntJ Adv Manuf Technol》等多个本学科顶级刊物上,并撰写了相关专著。发表的论文被《航空学报》评为高被引论文及湖南省自然科学优秀学术论文一等奖。

  研究方向五:包装机械设计理论及控制技术研究

  1.研究梯队

  李光 1963-09 博士 教授,硕导

  何国旗 1967-05 硕士 教授,硕导

  刘忠伟 1968-10 博士 教授,硕导

  孙晓1972-10 硕士 教授,硕导

  贺兵1976-3 硕士 副教授

  2.主要研究内容

  包装、印刷材料成型装备的设计:针对材料成形过程中的检测技术、材料成形装备常用的执行装置、PID控制技术、材料成形装备计算机控制系统、材料成形过程中的电加热装置及控制、材料连接成形设备及控制技术、塑性成形设备及控制技术等方面进行研究。研究成果"摔炮成型与成袋包装生产线的研究与开发"获中包总公司科技进步二等奖,且已被浏阳花炮企业采用取得了良好的经济效益。

  包装、印刷机械节能环保技术研究:主要针对包括熔融塑料的加热系统、机构/部件运行的动力驱动系统、成型工艺控制系统、能量回收利用系统、回收料循环节能加工能力等方面,运用现代节能环保技术实现包装机械的节能技术研究,通过现代节能环保技术与包装、印刷机械节能环保技术相结合,实现包装、印刷机械节能环保技术的实质上的科技进步。

  自动包装、印刷机械控制技术研究:研究适于不同包装对象和包装、印刷材料的自动包装、印刷机械设计理论,以满足产品包装要求,利用机、电、气、液、光等技术的高度集成化,以计算机辅助设计和控制技术为手段,实现包装、印刷机械设计现代化、包装、印刷过程控制智能化。研究成果在烟草包装、瓷片包装行业都得到了广泛的应用。

  3.本方向的研究特色

  本研究方向旨在研究将控制理论、优化设计、可靠性设计、工业造型设计和并行工程等引入到包装机械设计中,普遍采用计算机辅助设计和计算机仿真技术,建立相关包装机械元素数据库,开发相关的优化设计软件,建立相关的设计理论,极大地缩短新型包装机械的开发设计过程,同时提高智能包装机械设计质量。

  4.主要成果和突破

  本方向承担国家自然科学基金1项,省部级课题6项,发表论文20余篇,其中SCI、EI检索论文10篇; 出版教材、论著1部; 申请授权国家专利8项。

  三、机械工程学科主要特色

  2012年 学科主要特色

  (1)研究方向明确,特色鲜明。已在汽车空气动力学、高效水射流、包装装备等方向建立了具有特色和优势的人才培养和科学研究平台。

  (2)学科梯队结构合理,富有创新精神。本学科点在我院机械工程学科带头人谷正气教授的领导下,以唐川林、丁智平、明兴祖、李光等教授为各方向学术带头人,形成了一支富有朝气、创新精神强、年龄分布合理、层次结构优化的学术梯队,主要学术骨干在国内该学科领域已有一定的影响。

  (3)取得一批重要成果。与湘潭重装有限公司合作成功研制了具有国际先进水平的220吨、300吨电动轮矿用自卸车,该系列车型不仅实现了替代国外进口车型,而且迫使国外进口车型在我国销售价格大大降低,同时该系列车型正着手出口国外。还开发了具有先进水平的自激振荡脉冲射流喷嘴、高性能陶瓷水煤浆喷嘴,它们通过材料和结构的改良,比普通喷嘴提高了15%的使用寿命,得到了行业的一致赞扬,为节能降耗做出了巨大的贡献; 全自动成型包装设备,利用模糊控制理论,为浏阳传统行业提供了一种高速智能化的生产解决方案; 自动恒压供水装置利用MFA控制方式,解决了远程控制与自适应控制等一系列难题,在行业得到了广泛推广,这些项目都在工程应用中产生了较大的经济效益和社会效益,在某些研究领域的研究成果已达到了国内先进水平。

  2013年 重点学科建设取得的标志性成果

  1. 成果名称:车辆气动性能研究

  主要完成人:谷正气教授 等

  谷正气教授在国家自然科学基金项目支持下,深入开展了汽车高速行驶"发飘"机理及控制方法研究,在气动升力产生机理研究方面,通过多款车型的风洞试验和仿真分析研究,发现汽车宽长比远小于机翼的展弦比,大量气流从汽车车身周围侧壁流过,车身表面曲率不同导致前方来流流过车身时的速度不同以及地面效应的存在是产生压差升力的主要原因,从而在"路径,模式"基础上,丰富和发展了对汽车升力产生机理的阐述。同时通过发飘机理研究,揭示了不同气动升力时引起的侧偏位移变化规律,得出了主要外型参数变化下的气动升力变化规律。初步掌握了通过风压中心和重心位置改善及使用升力翅等附加装置改善气动性能的一般方法,并申请获批国家发明专利1项。这些成果的提出,将对汽车车身设计从造型角度控制发飘现象,提高汽车操作稳定性有着非常重要的意义。此外,在与企业联合攻关中,在车身轻量化大背景下,通过矿用自卸车整车集成优化技术研究与应用,实现了企业增收和研究生培养质量显著提高。

  2. 成果名称:流体减阻机理研究

  主要完成人:蔡书鹏教授 等

  蔡书鹏教授研究的一种非离子表面活性剂水溶液的减阻与流变特性,在减阻机理方面突破了传统的强粘弹性水流减阻假说,有望在水射流工程取得新的佐证,其成果被中国科学 E辑和国外期刊Journal of Hydrodynamics发表,在国内外学术界引起了广泛关注,特别是在揭示阴离子与阳离子减阻机理的区别上形成了特有的学说,且得到了此领域铃木洋与菰田悦之等日本学者的高度认可。

  3. 成果名称:变切削条件下动力学研究

  主要完成人:李忠群教授 等

  李忠群教授在多个国防基础科研计划项目及湖南省自然科学基金重点项目等课题的资助下,在变切削条件动力学建模方面取得一系列研究成果。成果发表在《机械工程学报》、《Chin J Aeronau》、《Chin J Mech》及《Int J Adv Manuf Technol》等多个本学科顶级刊物上,并撰写了相关专著。发表的论文被《航空学报》评为高被引论文及湖南省自然科学优秀学术论文一等奖。相关成果得到了国际著名加工专家加拿大UBC大学Altintas教授的高度评价并因此被聘为国际期刊CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology及International Journal of Mechanical Sciences的审稿专家。基于理论研究成果开发X-CUT高效数控使能软件已在数十家国防企业得到应用,取得了良好的应用效果。

  四、机械设计及理论学科研究方向

  机械设计及理论学科2005年被评为湖南省重点学科。"机械设计及理论"、"机械制造及自动化"二个学科具有硕士学位授予权。学科以先进制造技术、能源与环境工程领域的前沿课题为研究重点,融合机械学、材料学、流体动力学、多相流理论、传热学、热力学、摩擦学、表面工程以及计算机技术等多学科知识,结合本校的包装工程特色学科,经过十几年的努力,已形成学科的综合性、手段的多样性、广泛的功能性、潜在的创新性、环境的友好性、很强的实用性和巨大的增效性等研究特色。主要研究方向如下:

  1. 智能化高效水射流系统的理论及应用研究

  研究高效脉冲水射流的形成机理、脉冲射流与靶物的相互作用; 前、后混合磨料射流及振荡磨料射流系统装置的创新设计,利用智能控制、机电液一体化、虚拟设计等技术研制开发适宜于各种包装材料水射流切割的新型设备,以实现自动、高质量、无污染的高效切割。

  2. 包装机械设计及控制技术研究

  研究适于不同包装对象和包装材料的自动包装机械设计理论,以满足产品包装要求,利用机、电、气、液、光等技术的高度集成化,以计算机辅助设计和控制技术为手段,实现包装机械设计现代化、包装过程控制智能化,创立了水溶性高分子材料水溶胶流涎机设计方法。

  3. 流体动力自动清洗式高效传热技术和设备

  研究利用传热流体自身的流动能进行污垢自动清洗的自转螺旋扭带的设计理论,提出了清洗力矩的计算方法和强化技术; 在管壳式换热器、套管式换热器中,研究了固体粒子在设备内部循环的流态化污垢清洗技术和快速结晶垢的自动清洗技术及装置。

  4. 机械工程材料的失效及控制

  主要研究恶劣冲蚀环境下过流部件的磨损机理,建立非线性条件下的冲蚀磨损理论,通过对热喷涂技术、真空离子镀膜技术和金属陶瓷复合涂层技术等方面的研究,实现优质、高效、低成本的材料表面改性。