摘要：控制棒水压驱动系统是200 MW低温核供热堆的关键功率控制设备,电容式棒位测量传感器是该驱动系统的核心测量部件。针对被测杆偏心引起的测量误差,本文提出了能将被测杆步进与偏心所引发的电容变化量实现分离的测量方法(偏心-步进分离方法),依据该方法提出了四螺旋电极电容式棒位测量传感器的设计方案。针对该传感器,利用有限元方法建立了理论模型,开展了传感器静态特性实验,理论模型结果与实验结果符合良好。利用理论模型建立了电容与棒位的函数关系,系统分析了新型传感器的测量误差,完成了传感器的结构优化。结果表明,四螺旋电极电容式棒位测量传感器配合偏心-步进分离方法,在计算工况内最大测量误差为-3.11 mm,能满足棒位测量不失步的要求。该成果可为电容式棒位测量传感器的后续改进提供指导。

摘要：针对两电极电容式棒位测量传感器,以有限元方法建立了该传感器的计算模型,开展了静态特性实验与模型验证,表明有限元模型计算结果与实验结果符合良好。以保角变换法和电容器的串并联积分计算方法为基础,建立了传感器内有/无被测杆的解析模型。通过添加修正因子对该解析模型进行了修正,利用计算模型对解析模型进行了分步验证。结果表明在该解析模型的适用范围内,解析模型与计算模型的整体误差小于8%。研究结果为电容式棒位测量传感器的理论分析和优化设计打下了基础。

摘要：控制棒水压驱动系统是清华大学为低温核供热堆NHR200发明的新型的内置式控制棒驱动技术,该驱动系统由水压驱动机构、组合阀、控制棒和缓冲器等组成。控制棒水压驱动系统冷态性能是控制棒步进时间和系统驱动压力选取的基础。本文分析了控制棒水压驱动系统的组成和工作原理,完成了全尺寸控制棒水压驱动系统冷态性能实验,包括水压缸最小落棒压力实验、提升缸带载步进实验和快速落棒实验等。在实验结果的基础上分析了关键特性参数的变化规律和机理。结果表明:最小落棒压力是保持驱动机构销爪正常工作所需的最小驱动压力,其对应于压力时程曲线上峰值波动过程的变化起点;步升和步降过程压力拐点分别对应位移到位点,随着驱动水压的增加,水压缸充压拐点压力逐渐增加,步升时间、充压拐点时间逐渐减少。实验研究成果为控制棒水压驱动系统的设计、优化和工程应用奠定基础。

摘要：控制棒水压驱动系统(CRHDS)是清华大学为NHR200发明的新型内置式控制棒驱动系统。组合阀是驱动系统关键的流量控制部件,其流动阻力对控制棒水压驱动机构的步进性能有重要影响。本文完成了驱动机构不同流动阻力工况步升过程性能试验,建立了驱动机构水压缸步升过程理论模型,得到了水压缸步升过程关键性能参数的动态变化曲线,理论结果与试验结果符合很好。在此基础上,利用模型分析了热态工况驱动机构水压缸变流阻步升动态过程。结果表明:随着流动阻力的增大,步升平均速度逐渐减小,步升时间、步升后压力迟滞时间和步升过程总时间均增大。研究成果为CRHDS组合阀流动阻力的设计和优化奠定基础。

摘要：依托科研项目及清华大学实验室创新基金,开展了关于钯-银合金氢气传感器的制备及性能研究的实验教学。围绕钯-银合金薄膜的制备、微结构、表面形貌和电学性能表征,介绍了半导体薄膜研究型实验教学的内容和实施方法,激发了学生的科学研究兴趣,探讨了研究型实验教学对培养学生创新思维和科研能力所起的作用。

摘要：“新工科”建设对高等教育的人才培养体系提出了新要求。为了培养学生的工程创新能力、解决复杂工程问题能力,开展了以微型涡喷发动机压气机叶轮加工为案例的工程实践教学模式的探索。教学采用数控模拟仿真与实际操作相结合,完成压气机叶轮的加工工艺和工装设计、刀具和材料选择、数控模拟仿真、软件和设备选择、叶轮的粗加工和半精加工以及精加工。学生实践制作涡喷发动机压气机叶轮,激发了学生对我国航天事业的热爱,提高了本科生的团队协作、创新设计、探索未知的能力。

摘要：静电纺丝纤维因具有可控的纤维尺寸、比表面积大、孔隙率高、功能性强等优点,已广泛应用于生物医药、食品、能源等领域,在药物递送领域也展现出良好的应用前景。该文结合温敏型材料和静电纺丝技术的特点,设计构建了具有温控释放特性的聚(N-异丙基丙烯酰胺)/聚乙烯吡咯烷酮(PNIPAM/PVP)新型载药静电纺丝纤维,显著改善了硝酸咪康唑的溶解性,并实现了对负载药物的温控释放。该实验设计成功地将相关科研成果转化为药学实验教学资源,有助于学生理解和掌握功能性静电纺丝纤维的制备及性能评价方法,激发学习兴趣和科研热情,提升科研素养。

摘要：文章结合风电系统次/超同步振荡研究方向,设计了风电次/超同步振荡综合实验平台。平台依托实时数字仿真器构建了半实物风力发电仿真系统,并采用自主研发的阻抗扫描装置建立了风电机组阻抗模型,最后借助阻抗模型评估了风电次/超同步振荡风险。文章还围绕该综合实验平台,按照由基础到专业、由单一到综合的设计思路,开发了多层次的实验课程,旨在培养学生的设计能力、创新能力和分析能力。

摘要：微生物培养是微生物科学研究和应用领域的重要技术基础。为了深入了解微生物的生长特性,需要长时程、持续性对培养中的微生物进行取样检测,这严重依赖人力,存在染菌等风险。清华大学现代生命科学实验教学中心基于全自动微生物微液滴培养系统(microbial microdroplet culture system,MMC)搭建了教学用实验平台并系统开发了微生物生长特性评价教学实验:细菌生长曲线的测定、细菌化学因子耐受性研究以及细菌适应性(定向)进化等。经教学实践检验,基于MMC的教学实验设计达到了优化课程建设、提高教学效率、扩充课堂容量、提高课堂挑战度的教学目标,教学效果良好。

摘要：将分子生物学、基因组学和环境工程微生物学相结合,开发研究型实验教学项目,有利于开阔学生视野、提高学生创新思维和科研能力。实践表明,通过研究型实验教学项目的开展和实施,学生不仅掌握了基础的微生物学实验研究方法和操作技能,而且掌握了分子生物学、基因组学在环境领域的应用技术,在实验设计、方案实施、结果分析等方面也得到了全方位的培养和训练。