关于汽轮机课程课堂教学的方法实践

关于汽轮机课程课堂教学的方法理论〔〕:

摘要：针对汽轮机原理课程的特殊性，提出从理论教学以及理论教学两方面进展改革，以"一个方程两张图";为理论教学方针，以"三个理论";为理论教学策略，充分调动学生的积极性，培养其独立考虑，解决问题的才能，以期为社会培养多方位复合型人才，同时也能对进步汽轮机原理课程的授课效果提供一定的理论指导。

关键词：汽轮机原理；教学改革；教学理论

本文引用格式：陈榴,戴韧.关于汽轮机课程课堂教学的方法理论[J].教育现代化,2022,6(38):259-260.

随着经济的开展，我国电力行业也得到了快速开展。根据中国电力企业结合会发布的2022年电力统计年快报数据显示，截止至2022年底，全国发电装机总量为19.0亿千瓦，同比增长6.5%，其中火力发电装机总量为11.4亿千瓦，同比增长3.0%。可见随着我国经济形势的快速开展，为了维持电力行业目前的快速增长，需要培养大量热动专业方面的技术人才。火力发电厂的主要设备是燃气轮机和汽轮机，我国新建的火电厂都是采用高效汽轮机和燃气轮机的组合【1】。因此，汽轮机原理是热能与动力工程专业一门主要的专业必修课。通过该课程的学习，学生应掌握汽轮机和燃气轮机的根本原理，为将来从事运行、管理、试验、调整、改造和科研打下坚实的根底，成为具有"一实两创";特色的复合型人才。学生学完本课程后应能运用汽轮机和燃气轮机的根底理论，进展汽轮机通流局部热力核算，级组变工况特性分析、经济性分析、主要零部件的强度和振动分析以及调节系统的工作特性分析等。

国内众多高校对汽轮机原理课程的教学进展了改革。张利平【2】从师资力量的建立到多媒体课件的建立以及网络技术的应用等方面总结了建立精品课程理论过程中遇到的经历和体会。胡鹏飞【3】提出以就业为导向的"汽轮机原理";的教学改革理论。内蒙古科技大学肖卓楠【4】提出了围绕卓越工程师培养方案的汽轮机改革思路，指出要突出工程应用性为主线，进步学生分析和解决工程实际问题的才能。张川【5】提出了"面向新工科培养形式";的汽轮机原理课程改革。各种改革中均提到了课程内容的改革，要做到"宽";与"专";；在授课方式上要做到生动有趣；在课外采用网络教学对课堂进展延伸。所有的方法都围绕了目前现有的教学方式和方法，并都获得了良好的改革效果。然而，对于学生如何快速对汽轮机有感性的认识到深化理解，如何从原有的四大根底课程〔燃烧学，工程流体力学，热力学，传热学〕过渡到专业课程，对于汽轮机原理的教学是一个很大的挑战。

目前，汽轮机原理课程的教学，以"把握技术开展前沿，突出重点、抓住难点，亲密联络工程实际";【6】为主要内容，一般会结合多媒体以及实验模型进展感性的认识，同时联络根本的工程问题，积极开展专题讨论，培养学生独立考虑和解决问题的才能。针对学习汽轮机原理课程的学生已经修完了工程流体力学、工程热力学、传热学等专业根底课程，本文提出"一个方程两张图";以及"三个理论";，为专业课的教学方法改革探究新思路。

一理论教学改革根本思路及措施

〔一〕一个方程

汽机对于刚进入专业课学习的大三学生而言，是非常陌生的。图片和模型可以形象的让他认识这就是汽轮机，但是为什么汽轮机要设计成这个样子？不是这个样子可不可以？针对这样的问题，本文提出设计汽轮机的一个方程牛顿第二定律。

汽轮机是一个原动机，利用蒸汽进展膨胀做功输出机械能。做功最根本的元素是力以及在力的方向上的位移。对于任何一个持续做功的设备，只有周期性旋转才能满足位移S无限大。与此同时，为了实现做功，需要在S方向上有一个力F。这个力F可以使叶片旋转，类似小时候的风车玩具。风车的旋转，是利用了风能。但是需要对准一个角度，这个角度在汽轮机中就是由静叶栅来完成。静叶栅具有导向的作用。只有方向，没有动能是无法推动叶轮旋转的。所以需要在静叶里面膨胀加速。结合流体力学的知识，对于亚音速流动，这个流道一定是收缩的。蒸汽经过静叶栅的膨胀做功，实现了局部热能与动能的转化，以一定的角度冲击叶轮，实现了也乱的旋转。所以，这个方程就决定了汽轮机的构造级。

〔二〕两张图

汽轮机原理的做功原理，无外乎两张图：速度三角形和焓熵图。速度三角形，决定了静叶栅叶片的设计以及动叶栅的设计。焓熵图直接决定了汽轮机的设计，包括各大损失以及反动度的选择。而焓熵图的概念是工程热力学的知识。对于根本知识的应用，学生还是比拟擅长的。因此从焓熵图着手，绘制速度三角形，从而设计动静叶叶型，为汽轮机基元级设计提供重要的根底。

二理论教学改革根本思路及措施

汽轮机原理是一门综合性极强的专业课程，除了需要掌握根本的原理，还需要进展工程实训。为此，除了在课堂授课之外，对真实的产品构造进展熟识。为此开展三个理论，以期实现理论与理论相结合的培养方针。

〔一〕工厂的参观实习

每年暑期，教研室会安排动机学生参观汽轮机厂，从锻造车间，到叶片车间，到转子车间再到装配车间，针对汽轮机的设计制造加工进展完好流程的参观学习。从上海汽轮机厂到杭州汽轮机厂再到东方汽轮机厂，从工业汽轮机到电厂汽轮机。通过三周的学习，给学生提供一个课堂理论与工程实际相结合的契机，通过在参观实习期间与企业工程师开展学术问题讨论，激发学生的学习热情和兴趣。

〔二〕开展创新工程

基于工程实际问题，组织学生开展创新工程研究。创新工程以学生为柱体，由学生提出创意和想法，指导教师辅助指导。通过汽轮机的理论学习以及工厂的实际参观交流，学生对汽轮机内部构造产生极大兴趣。比方"设计优化的汽封构造";，"开展高性能气动叶片设计";等，通过学习CFD建模，研究相关的工程问题，从而培养学生的创新思维以及动手解决问题的才能。在完成工程过程中，促进学生学习该领域的前沿技术，从而进一步丰富自己的知识体系。

〔三〕课程设计

通过参观学习以及辅助工程研究，最后需要完成一项课程设计。课程设计的参数均为企业的产品参数，因此不存在参数不匹配的情况。学生在教师指导下，以自己设计为主，对汽轮机通流局部进展设计，编写设计程序，绘制通流局部纵剖面图，理论分析汽轮机效率除了完成一维设计外，还要求学生完成叶片的三维设计以及强度校核。在充分理解速度三角形的根底上，综合考虑各个气动参数之间的关系，对一维设计进展调整。同时对叶片强度进展校核，满足汽轮机的运行强度要求。

三结语

以上在?汽轮机原理?课程教学方法和手段方面的改革举措，获得了良好的效果。本校热能与动力专业的学生就业率为100%。通过从教室授课方式，到教学体系改革，给学生提供了各方面的锻炼时机。引导式的教学方法可以让学生循序渐进的理解，激发学生的学习兴趣；研究型的课外理论教学，充分培养了学生的研究热情以及发现问题的独立考虑才能；最后的理论任务，是对所有教学的检验。通过最后的课程设计，综合学生的专业知识，也给学生提供了理论解决实际问题的途径。

参考文献

【1】刘爱虢,曾文,赵楠楠.汽轮机与燃气轮机原理?课程体系建立与教学改革[J].当代教育理论与教学研究,2022(01):215-216.

【2】张利平,朱敬."汽轮机原理";精品课程的建立与理论[J].中国电力教育,2022(10):115-116.

【3】胡鹏飞,李勇,曹丽华,姜铁骝,王艳红.以就业为导向的"汽轮机原理";教学改革理论研究[J].沈阳工程学院学报(社会科学版),2022，13(03):398-400+410.

【4】肖卓楠.围绕卓越工程师培养方案突出工程应用的汽轮机教学改革[J].内蒙古教育(职教版),2022