北京理工大学动力工程及工程热物理考研经验分享？

Posted 2023-05-15

参考技术A

北京理工大学动力工程及工程热物理考研经验分享

一、择校原因及自身状

现在，不管出于对学业进一步追求还是想逃避越来越大的就业压力或为自己以后的求职增加竞争力，越来越多的人选择了考研这条道路，这其中，有应届毕业生，但更多的是二战或者三战考生。与这些考生相比，第一次参加考研的人毫无经验，在准备期间一头雾水，茫茫然不知道该从何下手，就像我刚准备考研的时候，是真的迷茫。当时走了很多弯路，自己在网上也看了很多其他人的经验，但还是不得要领，而且也比较心急，没有认真进行调查就开始自己忙着逮着什么学什么。对报考院校什么信息都不掌握的话，其实并没有多少用，只不过是在那儿白下功夫，事倍功半。

所以，在决定考研之后，最重要的事就是提前调查好目标院校每年的具体报考人数，录取人数（报录比）；招生人数；出题方向以及出题的难易程度，这些信息都可以在考研文库中找到。了解报录比和出题的难易程度以后，再结合自身情况，就可以确定目标院校对自己来说是否合适，以及自己一次上岸的可能性有多大。

北京理工大学1940年诞生于延安，是中国共产党创办的第一所理工科大学，是新中国成立以来国(来自:考研派之家公众号)家历批次重点建设的高校，首批进入国家“211工程”和“985工程”，首批进入“世界一流大学”建设高校A类行列。毛泽东同志亲自题写校名，李富春、徐特立、李强等老一辈无产阶级革命家先后担任学校主要领导。学校现隶属于工业和信息化部，全体师生员工正对标国家“两个一百年”奋斗目标，全力朝着中国特色世界一流大学的建设目标迈进。学校现设有18个专业学院、9个书院以及前沿交(来自:考研派之家公众号)叉科学研究院、先进结构技术研究院、医工融合研究院等教学科研单位，工程、材料科学、化学、物理、数学、计算机科学、社会科学先后进入ESI国际学科排名前1%，其中工程学科进入前1‰。

二、专业信息

所属学院：机械与车辆工程学院

招生类别：全日制研究生

所属门类代码、名称：工学[08]

所属一级学科代码、名称：动力工程及工程热物理[0807]

研究方向：

01 工程热物理

02 动力机械及工程

03 流体机械及工程

04 能源环境工程

05 新能源科学与工程

初试科目：

①101思想政治理论

②201英语一或202俄语或203日语或244德语

③301数学一

④815工程热力学（不含传热学）或848理论力学

招生人数：21

复试要求及相关说明：

笔试科目:内燃机学、机械设计、流体力学基础任选一门。

面试内容:外语口语听力测试；个人学习、研究情况、个人素质能力和基础知识考查。

近年复试分数线：

2019年：总分为320单科为50,50,75,75

2020年：总分为315 单科为50,50,70,75

初试参考书目：

815工程热力学（不含传热学）：

《工程热力学》第四版，高等教育出版社，沈维道等，2007.6。

848理论力学：

1. 《理论力学教程》，电子工业出版社，水小平、白若阳、刘海燕，2013年 9月

2. 《理论力学学习指导与题解》，电子工业出版社，白若阳、水小平、刘海燕，2014年3月

专业课考试大纲：

815工程热力学（不含传热学）：

①基本概念：热力学系统、热力平衡状态（含化学平衡）、热力过程、状态参数（包括基本状态参数及导出状态参数中的热力学能、焓、熵、火用（有效能）、自由能、自由焓）。

②能量的基本形式：热力学能、热量、功。

③热力学基本定律：热力学第一定律、热力学第二定律。

④热力过程的分析计算：理想气体的热力过程、水蒸气的热力过程、湿空气的热力过程、压气机的热力过程，气体流动的热力过程。

⑤热力循环的分析计算：活塞式内燃机的理想循环、燃气轮机装置循环、朗肯循环、空气的制冷装置循环。

⑥工质的热力性质：理想气体（包括理想混合气体）、水蒸气、湿空气。

⑦化学反应系统的能量守恒和平衡分析。

 ①运动学：点的运动方程，点的速度和加速度在直角坐标轴上的投影，点的速度和加速度在自然轴上的投影，刚体的平移，刚体的定轴转动，刚体平面运动方程，平面运动刚体的速度瞬心，速度投影定理，同一刚体上两点的速度关系，平面运动刚体的加速度瞬心，同一刚体上两点的加速度关系，同一刚体上两点连线的中点的速度和加速度的计算，在水平地面、圆凸面、圆凹面上作纯滚动的圆盘上点的速度和加速度的正确表示及其求解，点的速度合成定理，点的加速度合成定理，平面运动刚体的复合运动（包括角速度合成定理和角加速度合成定理）。

②静力学：力对坐标轴的投影，力对点的矩和对轴的矩，力偶和力偶矩，力系的主矢和对某点的主矩，力系的简化，平面力系的平衡条件（一矩式、二矩式及其限制条件、三矩式及其限制条件）及其应用，桁架内力的快速计算，带摩擦的物系的平衡问题。

③动力学：质点系的质心，均质刚体对质心惯性主轴的转动惯量及刚体转动惯量的平行轴定理，力的功（包括常力的功、弹簧力的功，力偶的功），质点系的动能，动能定理，重力势能和弹性势能，机械能守恒定律，质点系的动量，质心运动定理，质心运动的守恒定律，动量守恒定律，质点系对某点的动量矩，质点系对定点的动量矩定理和相对于质心的动量矩定理，动量矩守恒定律，平面运动刚体运动微分方程，平移、定轴转动、平面运动刚体达朗贝尔惯性力系的简化，达朗贝尔原理（动静法）及其在单自由度平面系统或二自由度平面系统中的应用，虚位移，虚功，虚位移原理及其应用，动力学普遍方程及其应用。

三、初试备考经验

英语一

英语从基础上说，就是单词＋语法。这两大项做好，真题刷一两遍就可以了。首先是单词，我是一边看朱伟的恋恋有词＋课程，一边从真题上总结单词，这样会比较扎实。

但对于朱伟老师的褒贬不一，也可以跟着唐迟老师也不错。单词每天都要背，反复记忆。语法也就是长难句的话可以跟着新东方的，比较有意思而且通俗易懂最后都可以总结一套作文模板出来。然后顺带做真题，先研究阅读理解，这是重重之重，可以每天做一到两篇，然后对答案总结，可以听唐迟老师的真题讲解(方法论)＋李旭老师的真题精讲(自己挑选)。

还是做题要模拟考场，其中15-25分钟把五道题目做完，然后总结的时候把每一段话，每一个句子，每个单词都认认真真研究一遍，把不认识的重点词汇都标出来，明天早起的时候可以背一背，在题目上无论是做对了还是做错的，都要按着解析看一遍，看看每到题目在原文的出处，错误的选项错误在哪里。英语二的同学如果时间比较富裕的话，可以做完英语一的再做英语二的。英语一相对难度系数大。如果阅读差不多了，那就基本稳了，然后整整新题型、小作文、大作文，会分重要程度依次背就行了。不出所料英语一今年考的通告，很多年没考了，背得多就不用怕了。英语其实不用买模拟卷，真题完全够用，有精力的研究两三遍。资料的话，推荐张剑的黄皮书，多从网上找资源。英语其实整体上差距不大，只要认真准备不拉脱就行。每一科都要认真对待，首先要在过学校的单科线的基础上多多拿分，最后比的是总分。

数学一

数学这我大概去年5月就开始学数学了，一天花在学习上的有效时间大概四五个小时，先看的汤家凤老师的基础班，边看边做笔记，加上线代一直看到6月下旬，然后我买了一本汤家凤的1800，开始刷基础篇的题目，刷习题集的方法，我建议做一题就对一题答案，不再是之前做课本习题那样对着答案做了，做完以后立马总结。

一直到8月之前，我都在反复巩固自己的基础，像线代看完就会忘，8月之前线代我总体过了有两遍，一直到考研线代过了不下5遍。

到8月就正式开始强化，我看了汤家凤、武忠祥的强化课，但我推荐看武忠祥老师的，他的干货比较多。

然后刷1800强化篇，这个步骤一直持续到10月初，强化阶段可以做一本全书类，像复习全书。强化完以后需要达到的程度大概就是考研要考的东西在脑子里有框架，分散到每一个知识点会怎么考你，每个知识点会有哪些题型，甚至每个知识点有些相对应的经典题目都能背下来。

到10月中旬，我就买了本张宇的真题，真题做起来相对轻松，用模拟考试的方式要求自己，卡着时间，让自己把问题都暴露出来，做完之后花一两天总结一下34年的真题。

11月开始我就开始大量刷模拟卷，市面上有的基本都买来刷，我做了李林的6+4、

张宇的8+4、还有李永乐的等等，难度来说最难的还是张宇的卷子，不过张宇的模拟卷虽然难，但是让我学到的东西是最多的。

总的来说，我的学习方法就是要多总结多背，把知识点学会才是目的，知识点牢固了，再去大量刷题才是升华，直接去刷题可能只是局中人，会做的只是这道题，而不是这个题型。还有一些超纲的知识或者说方法，想追求150的或者学有余力可以去学学，像我印象中我去年在B站就学了很多，像什么微分算子法、stolz定理、留数法等等。另外平时可以多加一点考研数学群，里面大家讨论的问题都可以看一下，别人的知识盲区、别人的盲点很可能就是你的盲区，把别人都不会的问题解决提升自己也很快。

政治

政治我没想到，也没怎么太上心当时。考了七十多快八十分了。我是快十月份才开始学习政治。前期就一直看徐涛老师的网课。买了一本肖的精讲精练，一边看书，一边看徐涛的网课（强化）。因为基础班太细碎了我没什么耐心，就直接看强化班了。看完网课，也是跟数学一样，一章节一章节的看。重点画一画，自己理解理解。

然后就做题。做题想不到的的就别犯倔，不会就做好标记回教材找。也可以每一章节都化思维导图，我是嫌麻烦啊我就没弄，不过听同学说效果好。能串联成知识网络，看到什么就能想起一大片知识。肖1000，肖1000也有wx微信小程序，可以在走路的时候，食堂排队等饭的时候拿出来刷一刷，还挺有意思。而且政治大题大家后面都背这些老师给压的题，差距几乎没有，只要你能背下来，分数不会差太多。政治主要就是差在选择题上，所以我还是建议大量刷题。

专业课

我当时准备专业的课的时候就是按照新祥旭老师的规划来的，老师给我的建议是：专业课开始时间自己掌握，基础薄弱的可以早一点开始，不过9月份之后开始复习时间也是很充足的。学习专业课之前建议先把高数看完，不然可能没法有效理解。建议课本至少通读三遍，第一遍熟悉知识点，明确名词的定义，不要模模糊糊觉得好像是这个意思；第二遍练习推导书上公式，最好到自己不用看书可以直接推出来的程度，顺便做书上的例题，一定要自己动手做，不要看着觉得简单不想做就不做;第三遍把重要的概念定义整理出来，经常翻看默写，因为这些概念是简答题的重点考察对象，最后练习的时候也会经常遇到名词解释，最好自己能动手写一遍。有需要书本可以多过几遍，掌握之后不用通读，可以找自己的薄弱章节进行复习。

四、写在最后

考研是一场拉锯战，需要的是坚持再坚持，不能放弃。学习进度落后、记忆力差、学习枯燥状态不好等等都是很正常的反应，每个人都会经历。但只要记住不要放弃，最后能够胜利的就是你。努力+时间+心态，就是成功的秘诀。付出了足够了努力，投入了大量的时间，保持了良好的心态，最后你一定可以胜利！加油！

基于工程热物理的燃料电池（Thermolib）和整车模型集成系统级仿真探讨

1. 燃料电池系统建模挑战
   1. PEMFC系统架构分析

1. 系统组成
   1. 阳极供氢系统
   2. 阴极供气系统
   3. 电堆液冷系统
   4. 进气加湿系统
   5. 电堆反应系统
2. 部件组成
   1. 罐，不同阀，不同泵，节气门，滤清器，加湿器，水箱，热交换器，离子过滤器
   2. 控制系统，逆变系统，传感器等

燃料电池系统级建模涉及学科及知识领域

1. 机械
   1. 不同结构部件
2. 水循环
   1. 液冷系统压力反馈
   2. 液冷系统恒温控制
   3. 循环控制
3. 电气
   1. 整流逆变，DCDC
4. 控制
   1. 阀，泵，电机，节气门等控制
5. 热力学
   1. 电堆温度，液冷系统温度，气相及液相影响
   2. 化学变化，不同部件热损耗等
6. 化学
   1. 化学物质的属性
   2. 化学平衡方程
   3. 混合物计算
   4. 熵，焓，温度，压力，流量，摩尔质量计算
   5. 温度，压力对化学变化的影响
   6. 质量，能量守恒
7. 动力学
   1. 流体力学
   2. 物质状态
   3. 气，液物质黏度
   4. 流量影响

1. 1. 燃料电池系统级建模挑战分析

挑战1：燃料电池电堆的热力学和电化学计算需要已知如下的相关参数：

如上相关参数与气液体的部件流通过程强相关，同时与相关化学物质的状态属性数据强相关。

挑战2：燃料电池系统内部的不同组件的建模理论有所不同

挑战3：燃料电池电堆系统建模重要理论是基础

1. 热力学理论
   1. 作用
      1. 计算电压，温度，压力，体积和摩尔质量
      2. 进而得到阴阳极电位差，及能量转换率
   2. 难点与关键
      1. 热力学系统属于高度动态非线性系统
      2. 受介质初始温度，压力，流量，湿度，介质属性的影响
      3. 熵，焓，比热容，吉布斯自由能
      4. 压力，温度变化的相互影响
      5. 基础热力学理论支撑
2. 电化学理论
   1. 作用
      1. 计算电流产生速率
      2. 反应物生成过程
      3. 产生电流的反应速度
      4. 能量损耗
   2. 难点与关键
      1. 活化极化电压
      2. 电子与离子传输中的欧姆极化电压
      3. 组分质量传输过程中浓差极化电压

1. 热及质子传输理论
   1. 温度分布不均影响因素
      1. 水的相变，冷却液温度，空气对流，内部水流动，催化层热传导
   2. 能量守恒原理
      1. 电能与热损失的关系
      2. 对流换热，传导换热，热辐射

 

1. 1. 总体能量守恒

 

1. 1. 电堆能量守恒
   2. 质量与组分守恒
      1. 主要针对质子和水
      2. 能斯特 - 爱因斯坦方程
   3. 气相与液相的平衡
      1. 安托万方程计算饱和温度与的饱和压力关系

挑战4：燃料电池的气液相热力学及电化学计算基础为化学物质的热物理属性。

1. 化学物质热物理属性
   1. 化学物质组成
      1. 不同燃料选择
      2. 不同源物质选择
      3. 氢气，甲 - 戊烷，其他化学物质等
      4. 理想，真实状态
   2. 不同化学物质在不同状态下的基本参数
      1. 摩尔质量
      2. 液体密度
      3. 热容量
      4. 临界温度
      5. 临界压力
      6. 化学元素组分
      7. 气体，液体粘度
      8. 导热性
   3. 模型计算基础
      1. 仿真计算这些物质在流过不同热力学组分时所经历的物理变化
      2. 等压焓变
      3. 等压熵变
      4. 等熵压变
      5. 压力，温度，焓，熵等组合变化

挑战5：燃料电池系统相关部件建模区别于其他系统建模

挑战6：模型需要考虑系统级要求及MIL和HIL需求

1. 模型需要满足开发使用
   1. MIL模型在环
      1. 基于MATLAB / Simulink的
      2. 提供不同部件库文件
      3. 提供调试可用DEMO
      4. 快速搭建复杂系统模型
      5. 提供试玩
   2. HIL硬件在环
      1. 代码生成
      2. 执行效率
      3. 实时运行
      4. 不同仿真机

燃料电池系统级建模挑战的总结

1. 系统级建模需要满足
   1. HIL以及MIL的需求
   2. 基于Matlab / Simulink仿真
   3. 具备不同部件的模型库
   4. 快速搭建系统级模型
   5. 方便的前后处理及运行调试
2. 建模需要遵循
   1. 基本数学建模理论
   2. 热力学基本定律（热力学第一定律）
   3. 电化学基本理论
   4. 热及质子传输基本理论
   5. 基本的化学物质的热物理参数
   6. 支持不同的燃料，介质等选择

1. 燃料电池系统建模解决方案
   1. Thermolib模型库
      1. 模型库

PEMFC BoP组件研究的目标是开发一个仿真环境来支持设计工作和系统级优化。所有的子系统都建立在对某些阳极侧组件和燃油效率的特别关注的模型上。

使用MATLAB Simulink和Thermolib建立了燃料电池系统模型。原则上，使用与混合动力传动系统研究相同的仿真环境，在需要更精确的结果并且实时计算时间不成问题时，将两个模型进行耦合在一起。仿真系统的流程图如图4-15所示，Simulink中的模型如图4-16所示。

 

1. Thermolib模型
   1. 基于MATLAB®/Simulink®的中的热力学及燃料电池系统建模和仿真工具箱;
      1. 解决燃料电池仿真
      2. 整车集成热管理
      3. 燃气轮机等热机系统
      4. 空调系统
   2. 基于工程热物理基本原理建模;
      1. 结合经验以及经典的热力学方程，求解器，仿真真实的气体行为，
      2. 支持气体，液体混合物
      3. 可用户自定义化学反应。
   3. 具备热力学状态及其变换计算
      1. 包括真实气体模型
   4. 提供丰富的模型库
      1. 反应器/电堆，热交换器，泵，增压器，阀，罐，液冷系统锂电模型
      2. 压力反馈的冷却系统库
      3. 质量及能量守恒模型
      4. 气相，液相源模型
      5. 热力学状态及状态变化
      6. 流体总线及状态总线模型
   5. 预定义前后处理命令行
      1. 基于MATLAB命令行输入
   6. 气相及液相物质的热力学数据库
      1. 支持
   7. 示例模型
      1. 丰富直接可用的演示模型

 

Thermolib库中提供了图所示模型中使用的一些组件。

系统模型介绍：

阴极模型

阳极模型

冷却系统模型

电堆内部模型

电堆模型库

热力学状态及属性模型库

热力学状态计算模型库

热及质量转换模型库

压力反馈部件模型库

气液源，数据池，化学平衡状态模型库等

电气与控制模型库

 

1. 1. 1. PEMFC电堆阴极模型

在阴极子系统中，环境空气被压缩，然后通过加湿器（在其变湿的地方）送入电堆并返回加湿器，然后排出。接下来描述为实现这个过程建模而实现的组件。

空气压缩机压缩环境空气并以由压力反馈信息确定的速率输出，并且在由查找表数据确定的压力下输出。此外，在解决输出流量时要考虑环境湿度及热交换。

管道用于计算由于与管壁的摩擦以及与环境的热交换而引起的压降。由于不稳定的行为，目前还不适合将多个这样的管串联使用，因此对具有体积的管进行建模也是实现的。

膜加湿器在计算由于从湿侧扩散到干侧的水输送时使用与电堆相同的计算程序。

1. 1. 1. PEMFC电堆阳极模型

在阳极子系统中，氢气以一定的速率从氢气罐供应到电池组。在进入电堆之前，新鲜氢气与再循环流混合。当位于电堆之后的放气阀在短时间内（这是周期性地）打开时，来自罐的流速增加到由压力反馈信息确定的值。接下来描述为实现这个过程建模而实现的组件。

氢气罐：

以与堆中的氢气消耗量相对应的速率输出流，并根据组合的压力反馈信息计算流量。流的组成作为参数给出。此处使用的管道与阴极子系统中的管道相同。

容器：

在阳极子系统中作为一个单独的组件使用，而不是在管道中使用（由于前面提到的原因）来仿真再循环流中惰性气体和水的积聚。惰性气体的堆积导致氢气浓度下降，导致电池电压下降。这可以通过定期吹扫阳极来避免。

冲洗阀：

周期性地打开，这导致来自水箱的新鲜氢气流过系统，从而增加氢浓度并增加电池电压。过量的吹扫会降低系统的效率。

再循环泵：

在作为参数给定的压力下将电堆输出气体再循环至输入。根据压力的增加（取决于通过系统的压力损失）和流量（除了在清洗期间除外），泵计算其功耗。

1. 1. 1. 冷却系统

 

冷却水在电堆和热交换器之间的闭合回路中再循环。通过向换热器的另一侧供应空气来将冷却水保持在预定温度。接下来描述为实现这个过程建模而实现的组件。

这里使用的管道用于与上述相同的目的。

风扇：

以将冷却水温度保持在预定水平所需的速率向换热器供应空气。由风扇供应的空气的压力由流过热交换器的空气的压降计算，即离开热交换器的空气的压力接近环境压力。使用空气流量和风扇提供的压力，可以假设一些风扇效率来计算功耗。

 

1. 1. 1. 示例仿真

 

虽然模型中的组件已经实现，但是没有针对任何特定的系统调整参数，因此这里介绍的示例虽然正确地仿真了总体趋势，但并不正确。

以下，清洗间隔对再循环气体中氢摩尔分数（图4-17）和电池组电压（图4-18）的影响以及加湿器尺寸对电池组膜平均含水量的影响（图4-19）和叠加电压（图4-20）。

 

图4-17。吹扫间隔的比较（60s对90s） - H2摩尔分数

 

图4-18。吹扫间隔（60s与90s）的比较 - 堆叠电压

 

图4-19。加湿器尺寸（0.1 m2,1 m2）的比较 - 堆叠膜含水量

 

图4-20。加湿器尺寸（0.1 m2,1 m2）的比较 - 堆叠电压

仿真时间在很大程度上取决于

（1）使用的时间步长是多少（时间步长越小，结果越精确），

（2）仿真气液输送的准确程度（即计算中使用了多少个积分步骤）

（3）在仿真期间将多少数据保存到工作区。上述仿真是在<0.1 s的时间步骤（仿真变得不稳定的时间步骤大得多），求解气液运输时的相对较多的集成步骤（电堆中的1000个，加湿器中的100个）以及在工作区中保存相当多的数据。通过精确度和数据量的选择，系统以大约2 s / s的速率进行仿真。通过分别为电堆和加湿器选择200和50的积分步骤，仿真速率增加到约3s / s。

燃料电池系统模型将用于即将到来的项目中，以支持PEMFC设备平衡设计。

一旦PEMFC电池组和期初组件模型正在工作并适当调整，就会计划将Thermolib模型与混合动力传动系模型结合起来。这使得研究PEMFC系统动力学（如阴极鼓风机延迟和系统热质量等）如何影响混合动力传动系统组件尺寸和控制策略开发，从而更好地确信实际燃料电池系统性能将会是什么在实际构建它之前。