杨世铭

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倪海厦讲课视频啥时开始在网上热传的

陶文铨教授作为国际数值传热学知名专家，长期从事传热学及其数值模拟方法与工程应用的教学与研究，推动与促进了我国计算传热学科的形成与发展；提出了分析对流项离散格式稳定性的符号不变原理与处理不规则区域的组合网格思想，提出了绝对稳定的对流项离散新格式和处理不可压缩流场速度与压力耦合关系的全隐算法，提高了计算精度和收敛速度；在强化传热方面，提出与研制了多项高效强化传热新技术。在强化传热方面，提出与研制了多项高效强化传热新技术，研究了基本理论与工程应用、电子元器件的冷却技术、湍流模型及其工程应用、高效换热器的优化设计与研发、微细尺度流动和传热的研究、多尺度系统/过程建模。在数值计算方面，陶文铨提出了分析对流项离散格式稳定性的符号不变原理与处理不规则区域的组合网格思想；提出了绝对稳定的对流项离散新格式和处理不可压缩流场速度与压力耦合关系的全隐算法，提高了计算精度和收敛速度。陶文铨所创建的西安交通大学传热与流动数值模拟研究团队在国际上有一定影响。团队中青年学者茁壮成长，2人获得全国优秀博士论文奖，1人获得国家杰出青年科学基金，1人为国家级教学名师，3人为教育部新世纪优秀人才。陶文铨已经培养研究生83人，其中39人获博士学位，46人获硕士学位。据中国科学技术信息研究所、国家工程技术数字研究馆信息、全国图书馆参考咨询联盟：1988年至2012年期间，陶文铨培养学生情况如下：毕业时间论文题目作者指导老师学位类别2012《强化制冷工质相变换热以及管壳式水冷冷凝器的实验和应用研究》冀文涛陶文铨博士2011《用于电子器件冷却的脉管制冷机与微通道热沉的研究》巩亮陶文铨博士2011《介观格子Boltzmann方法与宏观/微观方法耦合模拟多尺度热流科学问题》栾辉宝陶文铨博士2011《强化气体换热技术及强化技术性能评价图研究》樊菊芳陶文铨博士2010《受浮升力影响的湍流对流换热的直接数值模拟研究》阳祥陶文铨博士2010《基于VOSET方法的二维水平膜态沸腾研究》郭东之陶文铨硕士2010《质子交换膜燃料电池局部电流和局部电位实验研究》樊进宣陶文铨硕士2009《R134a水平管外沸腾和凝结传热的实验研究及理论预测》冯楠陶文铨硕士2009《汽车驾驶室热环境数值模拟与汽车乘客热舒适度评价》王甜甜陶文铨硕士2009《低阶模型在玻璃厚度的实时控制及传热反问题求解中的应用》丁鹏陶文铨博士2009《质子交换膜燃料电池的局部电流分布特性实验与数值研究》于乐陶文铨硕士2009《格子Boltzmann方法对湍流问题的模拟及其在多尺度分析中的应用》徐辉陶文铨博士2009《恶劣热环境下无线通信设备散热系统的改进及优化设计》刘召军陶文铨硕士2009《壁面附近流体凝结特性的分子动力学研究》陈鹏飞陶文铨硕士2009《螺旋折流板换热器壳侧传热与阻力特性及换热器热力设计方法的研究和软件开发》张剑飞陶文铨博士2009《气泡运动行为的研究及其在蒸发器液滴夹带计算中的应用》林再江陶文铨硕士2009《镍基渗层螺旋翅片管省煤器气侧积灰、流动与经济性研究》史月涛陶文铨博士2008《跨临界二氧化碳制冷空调循环及其平片、开缝片换热器实验、数值研究》吴志根陶文铨博士2008《低Ma可压缩对流换热的数模方法及在翅片开发中的应用》皮秀平陶文铨硕士2008《平行流冷凝器性能的实验研究及数值模拟》孙玮陶文铨硕士2008《食品冷藏陈列柜强化传热及节能技术研究》吕彦力陶文铨博士2008《微细通道内流动与换热特性的理论研究及实际应用》李卓陶文铨博士2008《提高建筑物围护结构保温性能的数值与实验研究》李临平陶文铨博士2008《质子交换膜燃料电池的局部电流分布以及动态响应研究》卫星陶文铨硕士2008《氟利昂替代制冷剂在水平管外相变换热强化的实验研究》冀文涛陶文铨硕士2007《波纹管内部的换热强化及外部绕流减阻的数值模拟》王小佳陶文铨硕士2007《制冷剂在双侧强化管外凝结和沸腾换热的实验研究及数值模拟》张定才陶文铨博士2007《先进流动与传热数值计算体系的构建》金巍巍陶文铨博士2007《计算机CPU芯片等电子器件冷却散热器的数值模拟和实验研究》谢旭良陶文铨博士2007《强化空气及油类换热设备传热的数值模拟与实验研究》李斌陶文铨博士2007《矩形截面通道内强化对流换热机理的研究及湍流换热的高级数值模拟》马良栋陶文铨博士2007《弓形与螺旋折流板管壳式换热器的实验研究》陶文铨硕士2007《质子交换膜燃料电池性能优化的数值模拟及实验研究》闵春华陶文铨博士2006《直接模拟蒙特卡罗法在微尺度气体流动与换热中的应用》王裕峰陶文铨硕士2006《格子-Blotzmann方法及其在血液流动研究和非牛顿流体数值模拟中的应用》吕嘉喜陶文铨硕士2006《燃料电池工作角度和反应气流量的影响及小型电池堆的研制》姜炜陶文铨硕士2005《紧凑式换热器表面的强化换热节能机理及其优化研究》周俊杰陶文铨博士2005《湍流的直接模拟及微尺度流动和换热研究》李光熙陶文铨博士2005《螺旋折流板管壳式换热器和平行流冷凝器的数值模拟》吴扬陶文铨硕士2005《电子器件散热器自然对流换热的实验研究及三维数值模拟》高健陶文铨硕士2005《质子交换膜燃料电池性能的实验研究和数值模拟》刘训良陶文铨博士2005《光管与翅片管管壳式换热器的三维数值模拟》李欣陶文铨硕士2005《脉管制冷机三维数值模拟计算及混合工质应用的试验研究》丁文静陶文铨博士2005《流动传热问题先进算法及其在强化空气对流传热应用中的研究》屈治国陶文铨博士2005《具有运动边界通道内流动与换热问题的大涡模拟》石磊陶文铨硕士2004《电脑CPU散热器的实验研究及数值模拟》陆正裕陶文铨硕士2004《用直接模拟蒙特卡罗法计算微通道中的流动与换热》周靖陶文铨硕士2004《波纹管内流动和换热规律的实验研究及数值模拟》曾敏陶文铨博士2004《开缝翅片换热表面流动与传热特性的数值模拟和实验研究》程永攀陶文铨硕士2004《格子-Boltzmann方法及其在微通道和多孔介质流动模拟中的应用》伍华荣陶文铨硕士2004《微尺度气体流动与换热特性研究及格子-Boltzmann方法分析》唐桂华陶文铨博士2003《具有运动边界的流动与换热问题的数值及实验研究》张东升陶文铨博士2003《换热器壳侧流动与换热的数值模拟及实验研究》邓斌陶文铨博士2002《翅片管换热表面传热特性的数值研究及场协同原理分析》宋富强陶文铨硕士1993《水平放置环状扇形通道内的对流换热》吕树申陶文铨硕士2001《旋转通道内的湍流流动与换热的研究》李增耀陶文铨博士2001《非结构化网格的生成及其在多孔介质相变传热数值模拟中的应用》徐明海陶文铨博士2001《格子-Boltzmann方法及其在常规与微尺度对流换热模拟中的应用》李明秀陶文铨硕士2001《螺旋折流板换热器传与阻力性能的实验研究》王良陶文铨硕士2001《管壳式换热器壳侧流场与温度场的三维数值模拟》胡延东陶文铨硕士2000《R407C非共沸混合工质在水平单馆外凝结换热的研究》成昌锐陶文铨博士2000《三维复杂区域内湍流流动的实验及数值研究》聂建虎陶文铨博士2000《R407C非共沸混合工质在水平单管外凝结换热的研究》成昌锐陶文铨硕士2000《周期性通道内非牛顿流体的流动与换热实验与数值研究》杨小玉陶文铨硕士1998《内翅片管中的对流换热及非结构化网格中有限容积法的研究》宇波陶文铨博士1997《R134a及R32/R134a水平管内流动凝结与沸腾换热的研究》陈民陶文铨博士1995《低沸点工质在水平管内的强迫流动凝结换热》李沛文陶文铨博士1997《用于燃气轮机叶片内冷的新型强化方法及冲击冷却的研究》苑中显陶文铨博士1997《壁面带有离散突起散热块的竖直通道中的自然对流换热》魏建国陶文铨博士1997《现代差分格式的发展及离心压缩机内部紊流场的数值模拟》倪明玖陶文铨博士1996《复杂截面及扭转通道中紊流流动与换热的实验与数值研究》王良璧陶文铨博士1996《封闭空腔内孤立物体自然对流稳定性及分歧现象研究》刘继平陶文铨博士1996《转弯通道及旋转盘腔内的紊流流动与换热研究》赵长颖陶文铨博士1996《倾斜封闭立方腔内多块孤立平板的自然对流换热》王秋旺陶文铨博士/《汽液界面特性和水的密度极值的分子动力学研究》熊建银陶文铨硕士/《管翅式换热器空气侧流动与换热的数值模拟》张超超陶文铨硕士/《高压推力室流动与传热特性及液膜冷却的数值模拟研究》张宏伟陶文铨博士1992《R152a饱和蒸气在四种水平单管外凝结换热的研究》程斌陶文铨硕士1991《封闭腔内孤立物体的自然对流换热》杨茉陶文铨博士1991《射流对矩形空腔冲击的传热传质特性研究》李沛文陶文铨硕士1990《流体横掠非均长倾斜板簇的换热及阻力特性的试验研究》黄辉章陶文铨硕士1990《多孔结构中对流传质规律与阻力特性的实验研究及流动的数值分析》刘保民陶文铨硕士专著作品陶文铨出版专著与教材13部。其中专著《数值传热学》已经被国内外期刊论文引用六千余次。出版时间图书名称作者出版社1981《传热学基础》陶文铨主编电力工业出版社1988《数值传热学》陶文铨编著西安交通大学出版社1991《计算流体力学与传热学》陶文铨编著中国建筑工业出版社1995《传热学的研究与进展杨世铭教授从教50周年暨70寿辰纪念文集》陶文铨等编高等教育出版社1998《传热学》杨世铭，陶文铨编著高等教育出版社1999《陈学俊院士从事教育科技六十周年暨八十华诞纪念册》陶文铨主编2000-6-1《计算传热学的近代进展》陶文铨科学出版社2001-5-1《数值传热学(第2版)》陶文铨西安交通大学出版社2001-7-1《工程热力学——教育部高等教育面向21世纪课程教材》陶文铨，李永堂武汉理工大学出版社2005《对流换热及其强化的理论与实验研究最新进展》陶文铨，何雅玲等编著高等教育出版社2006-12-1《传热学》陶文铨西北工业大学出版社2006-8-1《传热学第四版》杨世铭，陶文铨高等教育出版社2009-1-1《传热与流动问题的多尺度数值模拟：方法与应用》陶文铨科学出版社期刊论文截止2014年，陶文铨发表科研论文400余篇：国际杂志140篇，国际会议80余篇，国内重要期刊物近200篇。根据万方数据库检索的部分论文如下：发表时间论文名称作者期刊名称2002/8/31Fieldsynergyprincipleforenhancingconvectiveheattransfer––itsextensionandnumericalverificationsWen-QuanTao,Zeng-YuanGuo,Bu-XuanWangInternationalJournalofHeatandMassTransfer2002/11/30AunifiedanalysisonenhancingsinglephaseconvectiveheattransferwithfieldsynergyprincipleWQTao,YLHe,QWWang,ZGQu,FQSongInternationalJournalofHeatandMassTransfer1983/11/1Enhancedheattransferinaflatrectangularductwithstreamwise-periodicdisturbancesatoneprincipalwallEMSparrow,WQTaoJournalofheattransfer2006/9/29ParametersensitivityexaminationanddiscussionofPEMfuelcellsimulationmodelvalidation:PartI.CurrentstatusofmodelingresearchandmodeldevelopmentWQTao,CHMin,XLLiu,YLHe,BHYin,WJiangJournalofpowersources2004/1/1Anovelsegregatedalgorithmforincompressiblefluidflowandheattransferproblems—Clear(coupledandlinkedequationsalgorithmrevised)partI:MathematicalformulationandsolutionprocedureWQTao,ZGQu,YLHeNumericalHeatTransfer,PartB:Fundamentals1984/11/30SymmetricvsasymmetricperiodicdisturbancesatthewallsofaheatedflowpassageInternationaljournalofheatandmasstransferEMSparrow,WQTao2009/1/1RecentadvancesinmultiscalesimulationsofheattransferandfluidflowproblemsWen-QuanTao,Ya-LingHeProgressinComputationalFluidDynamics,anInternationalJournal1987/4/1Thetransportivepropertyandconvectivenumericalstabilityofthesteady-stateconvection-diffusioWQTao,EMSparrowNumericalHeatTransfer,PartAApplications2002/11场协同原理在强化换热与脉管制冷机性能改进中的应用(上)陶文铨，何雅玲西安交通大学学报2010/2/15无网格数值求解方法陶文铨，吴学红，戴艳俊中国电机工程学报1982/1/1Buoyancy-drivenfluidflowandheattransferinapairofinteractingverticalparallelchannelsEMSparrow,WQTaoNumericalHeatTransfer,PartAApplications2007/11/13DnumericalsimulationonfluidflowandheattransfercharacteristicsinmultistageheatexchangerWQTao,YPCheng,TzyyShengLeeHeatandMassTransfer1983/1/31Heattransferatanarrayofco-planarslat-likesurfacesorientednormaltoaforcedconvectionfloEMSparrow,WQTao,DDRadtkeInternationalJournalofHeatandMassTransfer

传热学与新能源的联系

2022年6月11日。倪海厦先生很有技术，讲课生动诙谐幽默，把晦涩难懂的东西，用简单的比喻说出来，让很多小白初学者也能进中医的门坎，在2022年6月11日的时候才开始在网上热传的，并且帮助了很多的人，得到了赞美。

【摘要】 传热学是新能源科学与工程专业的基础核心课程，旨在介绍传热学在常规能源与新能源典型工程技术领域的应用，为学生专业课学习打下基础。针对新能源专业的传热学教学痛点，探讨新工科背景下培养路径。以应用型本科院校人才培养计划为主体、以用人单位对应用型人才的需求为核心、以传热学在新能源领域中的广泛应用为目标，建立“三阶+三化+一中心”线上线下混合教学模式，为新能源专业的人才培养和课程教学提供参考。

【关键词】 新工科 新能源 传热学 教学模式

引言：

能源安全是关系国家经济社会发展的全局性问题，能源战略的成败，关乎国家民族命运。随着全球能源格局由传统化石能源向清洁高效能源的深刻转变，我国能源结构也正经历着前所未有的深层次变革，新能源在能源供给侧占有越来越重要的战略地位。新能源技术的加快建设将成为我国构建更加清洁低碳、安全高效的现代能源产业体系、实现“双碳”目标的重要基础。

数字技术为实现碳中和的目标开辟了新路径，它能够融合能源与环境实现创新，解决资源紧缺与需求不匹配的矛盾。数字通讯技术发展迅猛，能源系统的互联与优化依赖于人工智能、大数据等技术的创新。能源行业的数字化监控可以提高能源利用效率，转变能源消费理念，协调供给侧和需求侧。新兴数字技术的普及能够助力清洁能源利用，带动全球能源格局革命性、颠覆性调整。因此，加快建立与发展新能源科学与工程专业及学科，加快培养急需紧缺人才，破解新能源技术的共性和瓶颈技术难题，是推动我国能源产业高质量发展的迫切需要和战略选择。传热学作为新能源发展的基础学科，在能源生产消费、开放共享、灵活交易、协同发展等方面起到促进作用。

一、新能源专业人才培养

新能源科学与工程专业是一个多学科高度交叉融合的新兴专业，人才培养具有一定的挑战性，其课程体系必须充分考虑以学科交叉为指导思想。结合我国新工科建设和国际工程教育发展趋势，形成了一套完整的新能源科学与工程本科专业的培养模式。它具有多样化的应用背景、多维度的知识体系、多层次的专业构架等特征，涉及化学、物理学、动力工程、材料科学与工程、电气工程及其自动化、机械工程等众多学科。在多学科交叉融合的基础上，目前形成了自然科学基础课程群、工程基础课程群、专业基础课程群、风光能源课程群、其他新能源与储能课程群、能源互联网课程群、前沿讲座课程群、实践环节课程群、素质拓展及个性化培养课程群等九大课程群，后续我们将努力加强完善产教融合支撑体系，进一步优化课程群体系，使之更完备、更科学、更加适应能源战略的需要。

通过课程体系引领新能源专业人才培养，使学生具备整合思维、工程推理和解决复杂工程问题的能力，适应社会经济发展需要，掌握新能源及可再生能源转换与应用的理论和知识，受到能源动力工程师的训练，具备较强的实践和创新能力，在风光互补等新能源领域从事设备制造与组装、发电系统运行监控、设备维护及技术管理等工作的应用型人才。千秋基业，人才为先。通过对新能源科学与工程专业需要掌握的基础知识、理论、方法进行科学的规划设计，汇聚学术声望高、专业理论水平扎实、实践教学经验丰富的精英师资队伍，努力培养新能源领域具有全球化视野的复合型人才。

从实践中来，到实践中去。新能源科学与工程这个新兴专业顺应能源革命的实践而生，也将在实践中不断丰富和发展，相应的人才培养模式也应该是开放式的、启发式的，需要在实践中不断发展和完善。科学思维的培养，创新火花的点燃，尤胜于具体知识点的传授。让学生发自内心地热爱新能源，是我们的初心和使命。

二、新能源专业传热学教学现状

宇宙中一切物质，无论是人、树木等生物体，还是尘土、冰川等非生物体，都具有一定的热能。物质具有热能多少的宏观表现就是其温度的高低。传热学研究在温差作用下热量传递规律及其应用，重点研究不同状态下传热模式和热量传递速率。[1]在能源动力、建筑环境、材料冶金、石油化工、机械制造、航空航天等工业中传热学发挥着重要作用生物医学、电气电子、食品加工、轻工纺织、农业生产等领域也都涉及传热研究。

传热学主要研究两类问题：一是为了确定物体内部或空间区域中的温度分布，控制温度保证运行稳定，例如太阳能热发电系统的温度控制二是为了确定传热过程中热量传递的速率，以及强化或削弱传热的技术途径，例如生物质气化炉的强化传热。学习传热学能使学生初步了解传热学在常规能源与新能源典型工程技术领域的应用，正确理解热传导、热对流、热辐射三种热量传递方式，采用能量守恒法分析传热问题，为以后专业课程的学习打下基础。

结合新能源专业培养目标，目前传热学教学痛点如下：第一，照搬或微调能动、建环等能源类专业的传热学教学大纲，甚至与不同专业的学生合班上课，教师讲授内容毫无变化，没有起到新能源专业基础课该有的作用第二，由于新能源专业开设时间短，大多数传热学授课教师由其他专业教师代替，上课时较少融入新能源专业知识，没有搭建专业课学习的桥梁第三，借鉴其他专业培养目标设置教学内容、学时和学分，缺乏经验指导，创新性不足，教学进程不合理。

三、新工科背景下新能源专业传热学教学的要求

“四新”建设是建设高等教育“质量中国”的战略一招、关键一招、创新一招，是高等教育人才培养的“中国方案”，是高等教育高质量发展的战略布局。新工科以“新的工科专业、工科的新要求”为内涵，注重深度交叉融合再出新，培养工科类专业紧缺人才。系统地开展以新能源专业为代表的新工科研究和实践，对于未来新能源产业和智慧能源经济需要的新工科人才培养具有重要意义。[2]

传热学课程需要新能源专业学生获得热量传递规律的基础知识，具备分析新能源工程中传热问题的基本能力，掌握计算新能源工程中传热问题的基本方法，具备解决热能产生、传递、转换、储存与利用中传热问题的能力，能够建立物理模型，提炼数学模型并进行数值计算。

传热学课程应以“四有”典型案例为载体。有人：教师自身为人师表和专业过硬有料：工程实例复杂多样与时代接轨有情：师生配合默契及分析过程有趣有果：研究结果有用且解决问题有效。

传热学课程应以“四求”教学理念为目标。求真：引导学生追求真理和客观公正求新：激发学生创新意识和善于探究求深：鼓励学生深层思考和举一反三求用：培养学生学以致用和实践能力。

传热学课程应以“三教育”为思政元素。科学精神教育：追求真理、批判质疑、探究创新工程伦理教育：行为规范、公正客观、责任担当实践能力教育：动手能力、团队协作、人际交往。

四、新能源专业传热学线上线下混合教学模式

以应用型本科院校人才培养计划为主体，以用人单位对应用型人才的需求为核心，以传热学在新能源领域中的广泛应用为目标，建立全周期学习支持、讨论互动与信息反馈的“三阶+三化+一中心”线上线下混合教学模式。

（一）三阶

学习追求由浅入深，由易到难。将不同维度的三个阶段融入新能源专业传热学教学。兴趣唤醒，激发求知欲，构建知识体系，提升能力，养成学习思维，实现阶梯式进步。

初阶，重在兴趣唤醒与知识体系构建。课前，通过线上资源展示一些生活中的传热现象以及工程实际中的例子引导学生预习，带动学生自主探索其中隐藏的传热学知识课中，利用数字化资源展示传热学相关资料及视频，让传热学学习生动化、形象化课后，线上布置一些延伸性、发散性的思考题，深化传热学习，完善思维体系。

中阶，强调自主学习与同伴互助交流。课中，通过线下分组讨论、互问互答、多媒体实例研讨等形式丰富传热学习过程，让每一个学生参与进来。采用同伴学习与互评、课堂互动任务点达成、思维导图绘制等形式进行评价。实施“翻转课堂”，以“学生分享为主，教师总结为辅”的教学模式，培养应用型“一材多用”的综合性人才。

高阶，实现技能实操与团队协作，进行思维延展。学生通过线下传热学课程设计和团队协作展示的形式完成创新实验与实践协作，再通过线上的方式提交文献检索与综述、任务核查与反思。[3]教师将传热学与新能源利用建立起纽带，为学生专业课的深度学习打好根基，如图1所示。

（二）三化

1. 互动参与化

课前：问题导向，教师针对传热知识点设置线上问题，要求学生带着问题进行学习，找出答案回到线下课堂讨论，鼓励学生提问，并完成线上前测。

课中：实例分析，唤醒兴趣，构建知识体系线下生讲生评，创造互辩学习环境，促进深度学习团队展示，培养学生协作、实践能力。

课后：发布线上后测、章节测试、作业与讨论，通过互评完成同伴学习课后作业注重巩固反思，并回溯学习过程提升学生的推理能力、互助学习能力和创新思维能力。

2.课程思政化

挖掘传热学与新能源联系中的思政元素。例如：将热能融合于新能源利用，培养可持续发展思想和节能意识利用传热学理论知识解释生产生活中的传热现象正确对待和处理实验数据，保证学术诚信对余热废热的处理，要考虑环境、生态、安全等因素。

3.评价多元化

目前各高校传热学课程的考核方式多为期末考试占总成绩的70%-80%，实验、出勤、作业等占总成绩的20%-30%，这不利于全能型人才的培养。应用型人才有别于研究型人才，注重的是会应用，淡化理论性的推演过程，针对这样的人才需求，应打破传统的成绩考核方式，全方位多角度评价，[4]建立如图2的多元化评价机制。

（三）一中心

教育的主体是学生，新工科背景下新能源专业传热学教学模式应以学生为中心。

五、结束语

通过分析新能源专业传热学教学现状，深挖教学改革痛点。结合“四新”建设对高等教育的要求，对新能源专业传热学课程教学模式进行探索，形成了“三阶+三化+一中心”线上线下混合教学模式，符合当前疫情常态化的大背景。无论是理论教学还是实践教学，如何将新能源利用与传热学课程有机融合，是新时代高校师生需要深入探索和研究的重点

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