● 力学和机械工程系
● 精密机械与精密仪器系
● 热科学和能源工程系
力学和机械工程系科技优势简介
一、科技概况
1．学科方向
本学科点是全国两个力学学科理科人才培养基地之一；科学院博士生重点培养基地；具有力学一级学科博士学位授予权。学科方向有流体力学、固体力学、工程力学和材料设计，现有流体力学、固体力学和爆炸力学三个硕士点，流体力学、固体力学和工程力学三个博士点，并建有博士后流动站。流体力学博士点是科学院重点学科点，固体力学博士点是国家重点学科点。
2．队伍状况
本系现有院士2人，教授26人（其中博导18人），副教授（含高工）29人，讲师和助教18人。特别是具有博士学位的中青年研究人员有24人。
3．主要研究室
(1) 气、液流动和激波干扰研究室
(2) 理论和计算流体力学研究室
(3) 渗流研究室
(4) 光测力学研究室
(5) 工程计算和CAD研究室
(6) 动光弹和冲击工程研究室
(7) 电磁流变液及其应用研究室
(8) 气炮研究室
(9) 冲击拉伸与动态响应研究室
(11) 爆炸动力学研究室
(12) 材料评价与断裂控制研究室
二、科技实力
气、液流动和激波干扰研究室
本研究室在长期从事高速空气动力学、激波干扰和激波动力学的基础上，不断拓宽领域，并实现不同学科间的交叉。除了基础研究外，在应用基础和应用研究方面也在承担越来越多的项目。如八十年代开展的导弹突防中的激波干扰研究；近几年来已经完成和正在进行的爆炸波对云雾以及对上升气流的影响的研究；超燃冲压发动机的燃料雾化、燃烧和流场研究；云雾爆炸过程中的燃料的抛撒、雾化和爆轰机理；低噪声通风研究；炮弹引信吹风装置的研制等等。
研究内容：运动激波-头激波干扰的实验研究；机动弹头脉动压力工程计算方法研究；液态燃料抛撒、破碎和雾化机理研究；射流点火和燃烧研究；贯流、轴流和离心风叶气动特性研究；随时间变化的雾滴直径测量装置研制；引信吹风装置研制等等。为适应各种行业的需要，在实验方法和数值模拟方面进行了以下工作：
1．研制和完善了各种不同类型的气液两相激波管以及组合激波管、激波风洞、低速风洞、水洞、水槽等。
2．在原有测试技术如纹影、阴影的基础上，发展了测量不同直径的液滴和雾滴尺寸的新技术，正在研制和完善的还有激光全息干涉系统、噪声测量和频谱分析系统等。
3．发展了单相、两相、多组分、三维的数值模拟。
根据本实验室已有的研究手段和工作基础，我们可以为企业和应用部门开展的研究和技术服务的内容有：
1．工业爆炸和燃烧灾害的过程模拟及预防措施；
2．高速车辆（特别是过隧道时）的气动特性研究及优化设计；
3．雾滴和粉尘颗粒直径测量装置；
4．用于高速流动和瞬态测量的高压电源、脉冲光源等系列仪器；
5．风机和通风装置的噪声分析以及降噪措施研究；
6．内燃机等发动机燃烧过程检测及节能、降噪和净化环境；
7．流体机械的性能分析与疑难问题研究等。
理论和计算流体力学研究室
1．概况
本室在童秉纲院士领导下，长期主要从事非定常流和涡运动（包括旋涡稳定性及其控制）等基础和应用基础研究，还不断拓宽研究领域，关注交叉学科和新的学科生长点的发展如微尺度流动、环境流体力学等。近年来主要开展了如下几个方面的基础和应用基础研究；
(1) 钝物体绕流尾迹流场的稳定性和控制（背景：航空工程、海洋工程、风工程等）；
(2) 旋拧流动的稳定性及其非线性演化（背景：流体混合，超燃发动机）
(3) 翼型大攻角动态失速涡演化机理与控制（背景：航空工程）；
(4) 激波诱导的密度分层交界面的Rayleigh-Taylor不稳定和Richtmyer-Meshkov不稳定性（背景：现代国防如惯性约束核聚变）；
(5) 微管道流动（背景：微机电系统等）；
(6) 植被中湍流交换（背景：环境工程）。
2．承担课题情况
先后参加并完成国家自然科学基金重大项目两项、承担面上项目五项（三项在研）以及国防预研基金项目、863高技术项目等若干项。
3．特色和优势
本室致力于将流动的直接数值模拟（DNS）、流动的稳定性理论和动力系统理论相结合，研究各种复杂流动机理及其控制，重视将理论分析应用于实际工程流动问题。充分发挥数值计算和理论分析两方面的优势，深入探讨流动机理，对流动控制给予理论指导。如近年来从事的圆柱（含振动圆柱）尾迹稳定性和控制研究，被国家自然科学基金委收入1997-1998年度数理科学的“研究成果年报”。
除了有多年从事流动稳定性的研究基础外，我们已先后开发了多个三维不可压缩和可压缩NS方程、非结构网格、直接模拟的Monte Carlo等程序包，可用于计算各类流动问题。
4．可提供技术服务的和感兴趣的领域
(1) 航空工程中的内、外流的从低速至高超声速领域的流动稳定性及控制；
(2) 气动噪声，特别是涡声的分析与控制；
(3) 航天工程中的稀薄气体流动问题，如空间站羽流污染等；
(4) 微小尺度的流动，如微机电系统（MEMS），生物芯片中的微管道流动和传热，微射流（microjet）稳定性分析和控制；
(5) 新兴交叉学科中的流动问题，如材料制备中的薄膜、液滴、气泡的稳定性和数值计算；
(6) 环境评价和环境预测；
(7) 其他工业中的计算流体力学问题，如炼钢中的流动等。
渗 流 研 究 室
1．研究概况
本实验室重点进行渗流的理论及应用研究，同时从事大型工程软件的研制及开发。先后为美国MEI石油公司、中国石油天然气总公司、中国海洋石油总公司开发过一系列大型工程软件。这些软件在石油的勘探和开发中发挥着重要的作用。
2．研究成果
钻井系列软件、试井软件、射孔优化软件等
为美国MEI公司开发的钻井完井固井系列软件已经在29个国家的多个石油公司被广泛使用。其中“温度计算、欠平衡钻井、井壁稳定性等软件填补了钻井完井系列软件的一个重要空白”，所开发的软件得到国际同行专家的肯定。
80年代末参与研制开发的我国第一代“不稳定试井分析软件”荣获石油部科技进步一等奖、国家科技进步三等奖，使我国的试井分析技术进入计算机时代。90年代初为大庆等油田开发过一系列特殊功能的试井分析软件，这些软件虽然规模小功能单一，但解决了油田当时面临的实际问题，在这些工作的基础上，开始构思规模大、模型全、商品化程度高的试井分析软件。1995年在WINDOWS平台下开发《DKS2.0现代试井软件》汇集各类渗流力学方程解9万余种。在与当时国际上流行的几种软件对比后，石油天然气总公司组织专家验收了该软件。专家一致建议在全国各大油田推广使用该软件，截止1997年底已有48套软件在全国各大油田及海上油田被广泛使用，直接经济效益1.5亿元。1999年中国科学院组织专家对该成果进行鉴定，由郭尚平、郑哲敏院士等组成的专家委员会一致认为：“DKS2.0现代试井软件整体功能达到20世纪末的国际先进水平，部分功能达到国际领先水平”，同时该成果荣获1999年度的中国科学院科技进步一等奖。
3．目前及今后的研究工作
目前本实验室承担两项石油天然气总公司九五重点课题（试油测试综合评价系统及射孔完井对产能影响的机理研究）、海洋石油总公司课题（多层砾石充填完井的压力评价）及其它各类课题，内容涉及到钻井、完井、固井、录井、试油及数值模拟等方面。
本实验室在完成石油工程软件过程中，积累了大量的开发大型工程类软件的经验，同时具有良好的数理及力学基础。因此对开发大型工程及复杂计算等方面的商品化软件有浓厚的兴趣，拟开发工程爆破软件、公路交通流软件、计算机辅助工程（CAE）及商务化软件等。
光测力学研究室
光测力学研究室主要采用光学方法和图象处理相结合的实验技术，进行结构和材料的力学问题研究。
在实验理论方面：
研究了激光散斑的空间运动规律，部分相干光散斑的特征和规律，以及表面与激光散斑衍射谱的关联。
在实验技术方面：
(1) 全息和散斑三维位移全场测量和处理技术。
(2) 细观力学测试技术，包括全息干涉、激光散斑干涉、部分相干光散斑干涉、干涉去纹、扫描电镜及同步辐射光等多种方法，以及与之配合的图象处理技术。特别地，用同步辐射光观测材料内部的损伤和演变。
(3) 动态检测技术，包括实时激光线纹图技术、非接触式随机振动测试技术、冲击问题和应力测量。
(4) 热问题测量技术，包括火焰与射流温度场测量，基于热色晶的测温技术、测温测速技术、无损检测技术。
(5) 三维形状测量，包括投影栅线、投影网格测试技术等，分辨率从亚微米至数毫米范围。还研制了几种特殊仪器，如新型激光电子散斑干涉仪（获得了专利），多用途光测和图象处理系统，研究晶体生长的显微光学图象系统。
可供提供的技术服务内容和承担过的横向课题：
测量冷挤压孔周残余应力、测量干涉螺接孔周应变、机翼主梁与70隔板模拟试件冷胀孔残余应力测试、曲表面三维位移场测量方法研究、十号工程挤压试件残余应力测试、结构光测技术研究、机匣安装边变形测试研究、激光打孔孔边残余应力的测试研究、结构光测技术研究、激光电子散斑剪切干涉、开缝衬套冷挤压残余应力测试、小边距大孔开缝衬套冷剂压残余应力测试、小边距钛合金、铝合金复合孔冷挤压残余应力测试、有限板孔边弹性应变集中系数的测定研究、高温、中温强度耐热合金材料小裂纹疲劳扩展规律研究、模拟材料变形光学测量系统研制、高精度相移器驱动系统研制、水下爆炸钢板大变形测量（投影云纹）、卫星天线热变形全场测量（ESPI）、冷轧钢板厚度在线测量、水洞中船用螺旋桨在水动力作用下的实时变形测量、电子散斑干涉仪研制（软、硬件）、半导体器件焊点热变形显微测量、卫星烧蚀表面三维形状测量、人体关节面形状测量、正交双光路全息干涉仪。
成果获奖情况：
曾获得中科院科技进步三等奖一项、校级科技成果一等奖和二等奖各一项。
目前拥有从事光力学测量的丰富的光学系统，包括高速图象板的多种图象处理系统及软件，直至微小载荷的各种加载设备，和基于国家同步辐射实验室的同步辐射材料力学实验站。
工程计算和CAD研究室
1．研究室概况
本研究室长期从事计算力学理论和应用研究，在有限元法和边界元法领域取得突出成绩，在国内、外发表学术论文80余篇。曾获中国科学院科技进步三等奖，中国科学院自然科学三等奖各一项。已完成国家自然科学基金项目5项，国家教委（教育部）基金项目3项，中科院基金项目1项，航空、航天部门等委托项目10多项。
研究领域：计算力学的原理和应用，工程计算和CAD/DAM，材料力学行为和设计的计算机数值模拟等；主要研究项目有：非协调板壳有限元法，边界元法及在断裂力学中的应用，加工成形过程的数值模拟和控制，纳米材料力学行为的数值模拟和设计等。
现在，本实验室配有美国SUM公司的ENTERPRISE-3000服务器（内存1GB，硬盘27GB）一台，ULTRA1工作站三台，高配置微机多台，在这些计算机上安装有美国MSC公司的PATRAN，NASTRAN，DYTRAN等程序系列和HKS公司的ABAQUS程序等。这些程序都是国际领先的工程CAE（工程造型、分析和仿真）程序，被公认为国际CAE工业标准。具有非常强大的工程计算和计算机仿真功能。这些程序用于机械、航空航天、核工程、水利水电、桥梁公路等工程问题的分析计算和仿真都十分有效，其结果的可靠性得到国际工程界的公认，通常还被作为衡量其它程序结果正确性的标准。另外，本实验室自己还研制了一批CAD/CAE软件。
近年来本实验室完成了若干工程项目，在完成这些项目的过程中我们对上述程序的应用、开发和功能的扩充都积累了相当的经验。并研制出相应的配套程序。
2．主要研究方向
(1) 计算力学的原理和应用；
(2) 工程计算和CAD/DAM；
(3) 材料力学行为和设计的计算机数值模拟等。
3．近期承担和完成的主要项目
边界元法及在断裂力学中的应用；纳米材料力学行为的数值模拟和控制；加工成形过程的数值模拟和控制；宇航结构传热和瞬态热动力响应分析；大型桥梁抗震计算；飞机起落架运动分析和强度计算；液化石油管道进出口联箱应力分析等；加速器高频腔传热和力学分析等。
动光弹和冲击工程研究室
本研究室长期从事材料力学行为、动态断裂、结构响应和结构耐撞性、动态测量技术和数据处理等领域的理论分析、数值模拟和实验研究工作。承担过科学院重大项目、国家自然科学基金重点项目各一项以及多项国家自然科学基金、博士点基金、工程物理研究院基金。曾获中国科学院科技进步二等奖一项。
依托坚实的理论基础和宽广的工作积累，在进行基础研究的同时，本研究室还承担过很多横向课题，如超动态变仪、光电测速装置、冲击加载装置的研制，爆破震动监测，混凝土结构冲击破坏的有限元分析，锻压机械的有限元分析，锅炉集气管壁厚减薄、补强的有限元分析，换热器接管焊缝区域有限元局部应力分析，油井稳定性分析软件开发等。
主要研究装备和手段：
(1) 多火花隙动光弹和动焦散仪一台
(2) 落锤装置一台
(3) 转镜式高速摄影机一台
(4) 200M数字示波器一台
(5) ABAQUS，NASTRAN，PATRAN等国际上最先进的有限元分析软件
(6) 计算机多台
能够承担的研究工作和技术服务
(1) 结构撞击响应和破坏分析，可靠性评估
(2) 工程材料静态和动态断裂韧性测试
(3) 各种动态力学参数测量
(4) 复杂结构的静态和动态有限元分析
(5) 各种工程应用软件开发
电、磁流变液及其应用研究室
1．ER/MR研究室应用研究概况
中国科学技术大学ER/MR研究组成立于1992年，后组建成研究室，室内科研力量雄厚，有教授（博士生导师）三人，副教授三人，博士两人，博士和硕士研究生7人，拥有先进的美国MTS-810材料实验机，振动台和动态信号分析仪等大型设备以及自研制的MR、ER性能测试设备。从95年至今已在国内外核心期刊上发表论文56篇，特别是97年至今发表论文44篇，获专利一项。在此期间获得国家自然科学基金，自然科学基金重点项目和211工程等各项资助百万元左右。在材料制备、材料性能测试和评估、结构演化和机理分析，及其振动控制方向获得多项成果。有着雄厚的技术储备。此项研究可以为汽车工业、机械人工业中智能化阻尼元件、减震器、离合器、智能阀等。改进光学透镜磨制加工工艺及高层建筑，桥梁的智能抗震结构和阻尼器等提供了广阔的应用前景和巨大潜力。是二十一世纪的高科技。
2．主要应用研究成果和核心技术
(1) 电磁流变液的材料设计和制备技术：
已成功的研制开发出型号为KDC-1的磁流变液材料，并可小批量供给用户，该材料实验室工艺稳定，有一定的沉降稳定性和圈套的剪切强度。主要性能指标接近美国Lord公司同类产品。还可以根据用户的不同要求，提供用于实验研究或商品开发的各种类型的电磁流变智能材料。
(2) 磁流变液特性的测试和评估：
研制出管道流式磁流变液动态应力测试装置和碟片旋转剪切式磁流变液流变性能测试系统（获第六届挑战杯全国大学生竞赛三等奖）。完成了两种磁流变测试系统的比较研究。可为用户测试和评估电、磁流变液的流变性能。
(3) 电磁流变液在静、动态变形下宏观结构演化规律显微观测和分析：
较全面和系统的显微实时观察了电磁流变液在各种形态下的结构演化，为电磁流变液机理研究、材料制备与应用器件的设计提供了可靠的实验依据。
(4) 电磁流变液在振动控制中的应用：
对电磁流变液阻尼器的建模和实验研究，对磁流变液阻尼器半主动控制方法的研究和仿真，对理想电流变阀流体动力学响应以及磁流变液自适应结构均做了详细有效的研究和探讨。ER，MR结构振动控制和有关器件的设计。
3．智能型磁流变液阻尼器等应用器件的研究开发
(1) 用于不同目的、各种不同性能智能化的旋转式磁流变液阻尼器，直线型阻尼器结构设计、相关性能测试、控制律软硬件设计和样机制作与实施。
(2) 利用磁流变效后，柔性夹具的设计，样机及具体实施。
(3) ER，MR器件的进一步研究、开发。
气 炮 研 究 室
主要研究领域：
(1) 各种工程材料的动态力学响应，本构描述，失效和破坏机理的实验和理论研究。
(2) 动态离散元数值模拟方法的研究以及相应的软件开发，该方法是国际上新发展的一种新概念的数值模拟方法，可用于材料的细观力学模型和工程冲击等问题的计算，已形成2维和3维的计算软件包。
(3) 动态实验方法，测试技术，传感器和测试仪器的研究和开发。
实验室设备
(1) 口径57mm压剪轻气炮：碰撞倾角0-30°（可调）；可对试样施加压剪联合加载，从而直接得到材料的剪切强度行为。大靶室设计（Φ900）可进行结构冲击试验。
(2) 与压剪轻气炮相匹配的双磁场IMPS粒子速度测试系统：该系统为自行研制的国内第一套装置，它由双路大电流直流电源，双向电磁铁和测控电路组成，能直接用于试样内部P波和S波的测量，从而解决了压剪测量问题。
(3) Tektronics TDS 640A 高速数字波存，4通道，采样速率2G/s，带宽500MHz等仪器。
(4) Nikon金属显微道1套。
(5) CTS-45型非金属超声波检测分析仪1台。
(6) 软件：POT，GUINSYU，DM2，DM3，DYNA2D
(7) K54型超动态应变仪
(8) OT-1型振荡测速仪
冲击拉伸与动态响应研究室（LTIDR）
研究材料的动态力学性能是固体力学和材料科学中的前沿方向之一，冲击拉伸试验技术是研究材料动态力学性能和为工程应用提供材料动态力学性能参数的基本手段之一，因此发展冲击拉伸试验技术具有十分重要的理论意义和应用价值。1983年，在国家科委“六五”基础研究课题的支持下，中国科学技术大学近代力学系在国内率先开始了“冲击拉伸试验技术”的研究工作，于1986年研制成功了摆锤式块杆型冲击拉伸试验装置，填补了国内空白，成立了冲击拉伸与动态响应实验室（简称LTIDR）。此后，又在四项国家自然科学基金和一项科大重点基金的支持下，本实验室有了很大的发展，于1988年月10月研制成功旋转盘式间接杆杆型冲击拉伸试验装置，后经四年的调试和本实验室及有关单位的多方面使用考核，包括对试件及其连接技术进行了重要的改进和发展，于1992年11月，国家自然科学基金委对该项成果进行了技术鉴定，以朱兆祥教授和白以龙院士为首的专家委员会高度评价了该项成果，认为该项成果已达到国际先进水平，特别强调了“创造性地用前置金属短杆的断裂解决了当前国际上产生拉伸方波的难题”。与此同时，还发展了多种力学量的瞬态测试技术，特别是发展了PVDF压电薄膜测撞击力响应的测试技术，并将其成功的用于飞机风挡鸟撞力的响应测试；还设计研制了汽枪式变角度横向冲击试验装置，以用于构件和结构的冲击试验。以上这些成果标志着已在我国建立了具有国际先进水平的冲击拉伸和动态响应实验室，且这个实验室具有三个功能，即：服务功能—为国内外提供试验服务和结构分析服务以及设计研制各类冲击试验设备与瞬态测试技术服务；研究功能—研究各种材料动态力学性能；人才培养功能—培养博士和硕士。
从93年起，又在多项自然科学基金和“211”工程重点项目的支持下，本室进入了新的发展阶段。在实验设备方面，98年完成了对旋转盘式间接杆杆型冲击拉伸试验装置的改造；97年着手设计研制中应变率拉压试验机，预计今年9月将完工，它的投入使用必然推动材料动力学的研究。在数值分析方面，本室有10台高档微机组成局域网，且与系计算中心联网，配备了多种大型有限元分析软件和我室自编的差分分析软件，可用于结构分析和材料分析。在科研方面，研究领域不断拓宽，取得了多项成果，包括系统建立了单向复合材料动态力学性能的宏细观本构理论。另外，本室于97年为香港科技大学设计研制了亚洲最高的落锤冲击试验机；于98年为新加坡国立大学设计研制用于冲击试验用的低温环境箱和高温湿度环境箱；接待了国内外多个单位或个人的合作研究或测试；已培养了6名博士和15名硕士。
爆炸动力学研究室
1．特种爆炸材料的系列研究成果，可广泛地应用于军事领域和民用工程中，先后获得16项专利权。并向有关厂家转让技术。
2．承担中央部委与企业合作项目达8项，不仅解决了理论上的问题，而且解决了实际应用的工艺与生产流程问题，如高安全、低成本的系列无起爆药雷管；爆炸切割器；抗瓦斯爆炸的高安全炸药；炸药的DDT过程与应用，通过部级签定，其中三项达国际先进水平，五项达国内先进水平。
3．超高速撞击试验驱动装置，可用于装甲破坏机理及杀伤效率的研究，为我国的动能武器与高速碰撞的研究提供可行的试验手段。
4．工程爆破技术，不仅安全快速经济地解决了城市控制爆破的问题，而且在特殊环境中，特殊的地点完成特殊的任务。如重大的灾害，防洪救灾，爆炸灭火等，解决了普通技术无法解决的难题。
材料评价与断裂控制研究室
1．研究内容
是材料力学性能的测试和评价以及结构的断裂控制。可以对各种材料，如金属材料、高分子材料、复合材料和结构陶瓷的弹塑性性能、破坏强度、断裂韧性、疲劳特性等进行测试技术研究，给出可靠的性能数据，并对上述材料制造的结构进行断裂分析和数值模拟，提出安全设计对策及疲劳寿命估计。
2．可提供的技术服务
钢纤混凝土疲劳特性测试，聚氯乙烯/玻璃钢复合管的材料评价和结构分析，KGS-I型多功能瞬态应变仪，ME-A双通道多功能数据采集仪，XXX结构缓冲特性研究，XXX结构损伤容限设计预研究，高温、中温强度耐热合金材料小裂纹扩展规律研究及销钉孔疲劳寿命预估。
3．实验设备
MTS-810试验系统
DCS-5000材料试验机
HS-110高频疲劳机
动态断裂试验机
结构陶瓷、复合材料样品制备系统
三、科技成就
本系所获得的主要奖项有：
多变量非协调元优化设计的力学原理 国家自然科学三等奖
激光散斑运动规律及散斑干涉计量的研究 国家自然科学四等奖
油气井不稳定试井解释系统 国家科技进步三等奖
气体动力学 国家教委优秀教材一等奖
连发电磁炮和503圆膛电磁炮研制和实验 中科院科技进步一等奖
复合应力波的基本理论和工程应用研究 中科院自然科学二等奖
战术导弹动导数计算方法研究 中科院技术进步二等奖
弹塑性波的理论和应用研究 中科院科技进步二等奖
水压控制爆破及其应用 中科院科技进步二等奖
弱运动激波与尖锥头激波斜相互作用的研究 中科院重大科技成果二等奖
圆柱非定常流动初期阶段旋涡运动 中科院重大科技成果二等奖
弹性元件的理论研究 中科院重大科技成果二等奖
精密机械与精密仪器系科技优势简介
一、科技概况
我校精密机械与精密仪器系开展的研究工作覆盖“精密仪器及机械”和“测试计量技术与仪器”两个二级学科的主要研究方向，本学科在科学仪器与机电系统的智能化、自动化、精密化和微型化方面开展了大量研究工作，整体学术水平、科研能力在国内同一学科中处于先进行列，在某些研究方向上已达到或接近国际先进水平，本学科有特色的研究方向主要有：光电技术与仪器、传感技术、纳米计量技术与仪器、状态监测与故障诊断技术、动态检测与在线测量、微机电系统设计与测试技术、精密机械应用基础等，均是当今在各工程领域中有重要应用前景的前沿问题。本学科点承担了以上各研究方向的多项科研项目，并已取得了显著成果，在国内或国际上处于先进地位，部分处于领先地位。
本系教师有60人，已有一批国内外享有一定学术地位学科带头人和学术造诣深的学术骨干，学术队伍的知识结构和年龄结构合理，拥有一批思想活跃、学术水平较高的年轻教授、副教授，稳定的教学和科研人员队伍。具有正高职称的8人（博士生导师4名），具有副高职称的20人，具有博士学位的8人，具有硕士学位的35人，一名百人计划受支持者，两名我校跨世纪中青年学术带头人。45岁以下的比例为55%
主要研究室有
1. 纳米技术与仪器实验室
2. 振动与动态测试实验室
3. 光电技术实验室
4. 微型机器人实验室
5. 智能机械实验室
6. CAD与CAM试验室
7. 生产工程研究所
二、科技实力
(一)微机电系统与纳米技术
1、学科领域简介
微型机械是当前研究前沿，微电子、微机械、微光学的综合构成微系统将成为下世纪初的研究热点，微机电系统与传统的机电系统不仅是尺度上的差异，而且，表现在力学、机械性能上明显差异，必需发展相应的测试技术与计量仪器。微型机电系统是在多学科的交叉的基础上发展起来的，它涉及电子工程、精密机械、材料工程、材料工程、信息工程、物理学、化学、光学、生物医学等学科；它将是21世纪最富于挑战性的高技术领域之一，它将给医疗、工业、农业、通讯、生物技术带来巨大影响。美、日、德、英等国高度重视，都将其作为战略性的研究领域之一。
纳米技术是研究尺度为0.1∽0.01nm的物质或材料的行为及其应用的前沿技术。纳米材料、纳米加工、纳米测量技术及仪器形成了当前纳米科技的研究热点，它将在二十一世纪的新材料、信息技术、生物技术、精密工程等方面发挥重要作用。
2．主要研究方向
(1)SPM仪器技术
SPM以其超高分辨率和应用的多样性而成为纳米技术领域中十分重要的工具。本系以扫描探针显微技术为中心，开展纳米测量技术与仪器、纳米加工、单原子操纵及相关技术研究。1992年来，已在国内外刊物发表论文100余篇，学术上在国内处于先进水平。在SPM仪器技术研究方面，研制的与光学显微镜结合的SPM和AFM，分别达到原子级和纳米级分辨率，于1995年交付用户使用，并通过验收。这一成果陆续发表后，已为国内同行承认，被收入“电子显微学新进展”一书。在近场光学隧道显微镜（PSTM）研究上已能获得空间近场光强分布，所做的光场理论计算和结构逆解研究已由Applied physics发表。提出的压电动力学模型和分析，已在美国科学仪器评论和美国宇航会志上发表。同时，还成功地主办了1998年全国扫描隧道显微镜学术会议和中日双边讨论会。并负责中日大学群合作项目（1993-2002）“先进生产工程”领域中“纳米技术与仪器”及中国/西班牙科技合作项目“纳米技术与仪器”的执行。
将传统的计量光栅原理与STM仪器原理结合起来，用STM测得的原子晶格图象制作二维原子光栅图象，利用其放大和平均效应，可实现纳米尺寸标准的传递；加上反馈后可实现纳米结构甚至单原子、分子的长时间精确定位。利用该原理已完成对几种商用STM、AFM仪器的时间稳定性的测量和漂移补偿，经过补偿，漂移可减少一个数量级。
具有创意的原子光栅原理和在单原子定位系统中的应用已申请国家专利，并应邀在国际会议上作特邀报告，其论文已在国际权威杂志刊出。
(2）MEMS
随着对MEMS研究的深入，材料和结构的力学分析和实验检测成为研究的一重要分支。由于MEMS尺寸微小，其流动特性和材料与结构的力学行为和物理性质与宏观法则有明显不同：当它受不同环境（湿、热、电、磁、力等）和不同加工过程的影响时，力学参数也会有明显变化。MEMS表现出尺度效应、表面效应、隧道效应都远远超出宏观力学和物理规律范畴。迄今为止，宏观力学中的物理规律不能完全解释和指导MEMS设计、制造工艺、封装和应用中提出的问题，尤其是对其中很多重要问题还缺少有效的实验研究方法，迫切需要开展这方面的工作。
微机电系统的研制难度大、周期长、费用高。因此，在设计阶段进行微机电系统的建模、仿真和优化设计研究是极其重要的，已得到国际上的重视。本学科对一种典型的微机电系统—微型电容式加速度传感器进行了此项研究，建立了其机电一体的模型，进行仿真和优化设计研究，取得了良好的结果。 微机电系统与传统的机电系统不仅是尺度上的差异，而且，表现在力学、机械性能上明显差异，必需发展相应的测试技术与计量仪器。已获2项国家自然科学基金的支持，开展了微机电元件的力学参数测量、基于计算机图象处理的微型机械零件尺寸和形状测量系统等课题的研究。研制了触觉传感器阵列及其力学特性的测量装置，还正在开展微型加速度传感器的研制工作。
（3）微型机器人
在国家自然科学基金支持下，开展了微型机器人的结构、控制及其在医疗方面的应用研究；研究了作为执行器、传感器一体化的记忆合金元件特性及其机理，并将其用于微型机器人上；研究了考虑其非线性的机器人控制方法；
在863基金支持下开展了全光学生物微操作系统的研究。
还开展了进化的多智能体系统和子母机器人系统的研究。在两项国家自然科学基金的资助下，开展了机器人的视觉研究和蛇行机器人的游动机理研究，同时也取得了诸多的进展。
（4）SAB技术
在材料表面和常温活化粘结（SAB）技术研究方面，在国家自然科学基金资助下，已实现了铝与蓝宝石的直接结合，并已完成表面残余应力和拉伸破坏性试验，获得满意的结果，还得到国防科工委的支持。这一技术将在航天航空、微电子工业中得到应用。另外，我们提出了常温辐照结合的设想，已获中科院院长创新基金支持，目前研究工作正在进行。
在超光滑表面的加工、检测、表征和性能方面，探索了最佳工艺参数，用SPM进行微 观形貌分析，已利用离子束抛光加工出石英和硅超光滑表面并研究了同步辐射光的反散射特性，为今后超光滑表面加工的工业化应用积累了经验。
(5)LIGA技术
在三项国家自然科学基金、一项836机器人主题基金和一项合肥国家同步辐射实验室开放基金及其他项目经费的支持下，开展了多方面的研究。以同步辐射光深层光刻为基础的LIGA技术制造微型加速度传感器、微型齿轮传动、二元光学元件等，这是能大批复制高度大的三维微结构的关键技术；用微型立体紫外光刻技术制造微型机电系统；LIGA工艺与微型立体紫外光刻工艺集成技术研究，以构成复杂的微机电系统；LIGA工艺被认为是最有发展前途的微机械、光学系统的微加工工艺之一，具有高精度、大高宽比、取材广泛、适合大批量生产的特点；而微立体紫外光刻技术更是目前制作真三维任意形状，甚至中空的微结构的先进技术，研究特色是要将这两种工艺及IC工艺集成起来以制造复杂的微机电系统，并充分利用设在我校的合肥国家同步辐射实验室进行全面深入的研究。已取得的研究成果有：
用LIGA工艺制造模数50m、齿数为12、36的渐开线镍质微型行星齿轮；
基于计算机图象处理的微型机械零件尺寸和形状测量系统；
计算机控制的微电铸装置；
微型立体紫外光刻装置；
(二)光电精密计量及仪器
1．学科领域简介
本研究方向特色是综合光学、电子学、精密机械与计算机技术，开展新型科学仪器的研制，重点进行光学精密测量技术研究及国民经济所需的光电测量仪器的研制。
大天区面积多目标光纤光谱望远镜（LAMOST）是我国“九.五”重大科学工程之一，已通过国家计委正式立项。我系参与了工程立项，可行性论证，所提并行可控式光纤定位方案被确定为唯一方案。并进行了单元技术研究，取得了满意的结果。LAMOST要求同时观察4000个星体，数目之多超过了目前世界上任何一台同类望远镜，具有高学术显示度。本研究方向将开展4000个光纤头的快速平行控制、定位精度的检测和标定等关键技术的研究。
用图象检测手段对昆虫（家蝇）的飞行控制行为、风沙的行为特性、高温等离子体的行为特性等快速现象实现了观察和记录，并研制成功了大容量的图象判读和数据处理系统，达到国际先进水平，已在航空航天弹射救生研究、石油机械研究、农业机械研究中得到应用，并正在进一步开展动态图象视频自动分析技术研究。
应用激光技术，光纤技术和新型光电器件，研制成功了一批高精度光电测量仪器，如激光测微仪，运动分析仪，PSD激光测微仪、电缆测长仪、光栅数显千分表、圆光栅测角仪、超声血管定位仪、光纤测微仪等，达到国内先进水平，被多个单位实际采用。
2．研究方向
以光电技术为基础，与光、机、电、微机技术相结合，从事有关几何量精密测量仪器和方法的研究。如鉴定过的激光测微仪、光纤测微仪，以及获得国家实用新型专利的光电倾角测量仪。
以光电技术为基础，与光机电微机技术相结合，同时也从事医疗仪器的研制。如已成为科大研究成果的半导体激光治疗仪，以及正研制中的无创血糖测量仪、无创脑血氧测量仪。
3．主要项目介绍
LAMOST预研——并行可控式光纤定位系统简介
LAMOST(Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope)——“大天区面积多目标光纤光谱望远镜”是一台兼备大视场和大口径的卧式中星仪式反射式施密特天文望远镜，在它的固定线直径为1.75米的焦面上将按照要求在观测对象的位置上安排4000根导光光纤，可同时观测4000个天体目标。LAMOST是由著名天文学家王大桁院士及苏定强院士等人提出的我国大科学工程，现已经国家立项，即将开始建设，预计建成以后，LAMOST将是21世纪国际上威力最大、最重要的天文望远镜之一，也是我国跨世纪的重点工程之一。
LAMOST系统中光纤定位板的任务是保证焦面上的星象准确地落在光纤之内不造成光损失。因像场旋转，大气畸变等等原因，使其成为LAMOST系统中最为复杂也是最为重要的技术难题之一。国外现在正在采用较为成熟的光纤定位方案主要有打定位孔固定式、磁扣式等。由于LAMOST的焦面直径大（φ1.75米）、呈球面及近乎垂直，光纤数多达4000根，故以上两种方案均难以采用。
为了解决这个技术难题，我们系提出了并行可控式光纤定位系统。它是由焦面定位装置、校准装置、监控系统、光纤转接装置及控制系统等部分组成。它的优点是：定位快速，定位精度高，可实时补偿温度及大气较差、折射等引起的误差，光纤端部直接对准星象，光能损失小、观测无盲区，四千个可控式单元机构是相同的组件，加工成本低，可靠性高，并行运行方式使得个别单元出问题不会影响整个系统，运行费用低。该光纤定位方案经过多次评审，作为唯一方案已被写入LAMOST初步设计。
(三)振动与动态测试
1．概况
振动与动态测试研究室成立于1982年，在过程监测与设备故障诊断、动态信号处理与仪器、光电精密测量及其仪器、计算机辅助设计、分析、测试和控制以及微型机械等领域开展研究、开发。承担了国家自然科学基金、国际合作、安徽省科技攻关、大中型企业委托及校重点科研等多项课题，鉴定及验收成果12项，获中国科学院、省部级科研奖四项，出版著作四本，发表论文150余篇。已培养了工学博士4名、工学硕士35名。现有教授3名、副教授1名、讲师2名、助教1名、助理实验师1名、博士研究生5名、硕士研究生12名。
2．主要研究领域
工业环境中的动态检测和在线测量
本研究方向重点是研究工业环境下的动态测试和在线测量技术。
设备工况监测与故障诊断技术对保证大型、关键企业正常生产具有极重要的意义。设备工况监测与故障诊断技术是对设备运行状态及其变化规律进行测量与分析的技术。它借助于电子技术、信息技术，信号分析技术及计算机等先进手段，将设备运行过程中各参数的变化所反映的状态信息取出来，对其特征进行分析，判断设备是否存在故障，并进一步查出故障的类型、部位及严重程度。它是一个多学科相互交叉渗透的综合性技术。
当前研究内容有：
1) 齿轮和轴承故障特征信息的提取与处理技术：通过疲劳剥落故障的建模和实验研究，得到了幅域和频域参数随疲劳剥落发展的变化规律；
2) 多媒体技术在故障诊断系统中的应用：大型复杂设备的歌音（振声）监测、电机换向器火花图象监测、海量数据图形变换法、虚拟仪表等；
3) 大型复杂设备故障诊断系统的结构研究：如大型客户/服务器数据库的采用、可大大提高软件开发效率和通用性的与设备无关性的软件结构原则等；
4) 人工神经网络故障诊断系统结构优化研究。
3．典型项目介绍
宝钢穿孔机组与故障监测
穿孔机组故障监测与诊断系统”是由中国科学技术大学精密机械系与上海宝山钢铁集团联合研制，于1998年10月通过验收。从运行以来，已经累积为钢管公司避免经济损失达三千余万元。据宝钢的评估，大型穿孔机组故障诊断系统，总体上超过了热轧厂1994年从美国引进的监测系统。该项目获得上海市产学研一等奖。
系统的主要功能包括：
对穿孔机组的电机系统、液压系统和变速系统同时进行在线动态连续监测，能以软仪表、彩色图形、设备歌音、多种曲线、数字和文字动态反映设备的状态，随时给予现场机组操作工提示
通过对信号的智能综合分析，在故障产生的早期诊断出故障，报警并指出故障产生的原因
每个班次向操作工提出设备运行状态报告，该报告包括：设备在该班次运行状态，设备在该班次运行状态文字总结，下一班次是否可安全运行。故障发生的情况等，提出设备安全运行预测报告。危机故障处理措施软件在发生危机故障时，向操作人员提出紧急处理建议
每周向运行工程师提出设备运行状态报告，该报告包括：设备在该周内运行状态信浓缩彩图,设备在该周内运行状态文字总结，提出维修建议报告
每月向高级管理层提供设备状态报告，该报告包括：设备在该月内运行状态信号综浓缩彩图,设备在该月内运行状态文字总结，提出设备安全运行预测报告建立设备运行数据档案库，为故障诊断、安全预测提供依据
三、其他研究方向
1．CAD与CAM
大型、精密机械、电子部件结构的工程计算和设计：如雷达天线CAD研究、同步辐射加速器电子枪CAD研究、精密注塑模具CAD研究、叉车车架有限元分析及动静态试验等。雷达天线座的有限元分析解决了某种军用雷达天线的安全问题。目前，国内高校开发的CAM软件大都基于线框模型，与国外的软件水平差距较大。现正在开展基于COM的三维实体模型的CAM系统的技术研究，已取得较大进展。
2．特种加工技术
主要从事金属表面强化方面的研究。利用激光及等离子束对金属进行局部表面淬火的机理、效果及应用中相关的理论及技术难题，并在此基础上研制相关的设备。
自行研制的一种激光金属表面强化机，两种等离子表面淬火机、四种型号的等离子炬对多种钢材和铸铁进行了局部表面淬火的试验研究，进行了全面的综合分析，积累了大量数据，为该技术及设备的推广应用奠定了坚实的理论及技术基础。曾将相关技术和设备转让给下列企业：
南京汽车制造厂、唐山市吉田工具厂、广东揭阳南夏实业公司、沈阳金属防护研究所、合肥市轴套厂等多家企业。
3．代表项目简介
注塑模具CAD系统
针对我国中小型模具企业的特点, 在微机上开发了实用的注塑模具CAD系统。其内容包括：浇注系统的设计、冷却系统的分析、型腔型芯的曲面造型设计、模具的图形设计。系统集成各功能模块于先进的汉字WINDOWS环境下, 界面度好, 操作方便。
注塑模具CAD系统为注塑模具的设计提供了新的方法和工具, 其潜在的应用前景和经济效益十分可观, 运用此系统进行模具设计可提高效率7～10倍, 并可节省有关的试模费用。它的研制成功为开发其它塑料模具如压模、挤模和金属冲裁模、压铸模提供了技术基础。
四、科技成就
本学科在95--98年间发表学术论文160余篇，其中EI收录30篇，ISTP收录5篇；教材及专著3部。“叉车车架CAD”（安徽省“八五”重点攻关项目）获安徽省科技进步三等奖，“大型无缝穿孔机组故障诊断系统”1998年通过宝山钢铁公司验收并获得上海市优秀产学研一等奖，“连轧机故障诊断系统”计划在2000年通过验收鉴定，“汽车齿轮箱故障诊断系统”获得机械工业部科技进步三等奖、中国汽车工业总公司三等奖。总共获“部委级”奖7项,获“其他级”奖4项
现承担国家自然科学基金课题有“微电子机械系统（MEMS）中的力学量的细微测量”、“平面薄膜波导近场光共振增强技术原理与实验研究”等3项，国家“九五”重大科学工程LAMOST有关预研项目1项，国防科研项目2项，地方政府项目3项，企事业单位委托项目10项。1999年本学科可支配科研经费362万元。
近五年来主要研究、开发项目：
《无缝钢管穿孔机组故障诊断系统》, 上海宝钢集团公司委托，1996-1998
《VDM1000汽车变速箱故障监测诊断系统》, 南京汽车集团委托，1995
《连轧机组网络监测系统》, 上海宝钢集团公司委托，1998-2000
《VDM100汽车操纵稳定性测试仪》，南京汽车集团公司委托，1995
《VDM2000汽车驱动桥智能噪声测试系统》，南京汽车集团公司委托，1998
《睡眠信息分析系统》, 南京太阳公司委托，1996
《大天区多目标巡天望远镜予研》国家大型科学工程，1999
《VDM-2型高精度微直径测量仪》，已在多家工厂使用
《彩色胶片质量测试仪》总参一所 1991
《VDM200金相图谱计算机图象分析系统》合肥钢铁公司委托，1994
《CAM 软件开发》，日本YAMAHA公司下属YEC株式会社委托，1999
《叉车车架CAD技术研究、开发》，安徽八五科技攻关项目，1992-1995
《VDM3000活塞环镀铬生产线自动监测、控制系统》，电子工业部43所，1999
《VDM300芯片可焊性测试仪监测、控制系统》，电子工业部43所委托，1998
《汽车驾驶室有限元分析》南京汽车集团公司委托，1990
《雷达天线座有限元分析》电子工业部38所委托，1996
《同步辐射加速器高频腔有限元分析》，合肥国家同步辐射实验室委托，1997-1998
《用LIGA工艺的微型机械研究》，国家自然科学基金，1995-1997
《激光三维光刻CAM技术》，中国科技大学基金，1993-1994
《用LIGA工艺的微型传感器和微型机械的研究》(国家同步辐射实验室用户基金)，1997
《同步辐射光束图象监测系统》(国家同步辐射实验室用户基金)，1993
《基于微细立体光刻和LIGA集成工艺的微传感器和微流体系统研究》
国防科研予研基金，1998-2000
热科学和能源工程系科技优势简介
一、科技概况
1．学科概况
本学科名称为热能与动力工程，具有学士、硕士和博士三级学位授权点，以及一个博士后流动站。其中硕士点有两个，分别是工程热物理和制冷与空调，博士点为科学院博士生重点培养基地。每年各类学生的招收情况大致为：专科生40名、本科生70名、硕士生20名、博士生10名、博士后2名。
2．队伍状况
我系现有教授14人（其中博导11人）、副教授10人、讲师和助教14人。特别是具有博士学位的教师有21人，占教师总数的55%。
3．主要研究方向
（1） 工程热物理 （6） 制冷与空调
（2） 材料热物理 （7） 叶轮机械和流体力学
（3） 生物热物理 （8） 建筑节能与节能材料
（4） 热物性测量 （9） 太阳能热电利用
（5） 动力工程 （10）生物质能利用
二、科技实力
1．工程热物理
本方向长期从事工程中与热物理有关的关键理论和设计技术等方面的研究，所涉及的领域非常宽广，可根据企业和应用部门的需要，提供下列研究和技术服务：
＊ 各类发动机燃烧特性的数值模拟和实验测试等；
＊ 各类新型燃烧器、燃烧室的研究与设计；
＊ 各种燃烧的反应物生成与污染物排放等的预测和控制等；
＊ 诸如流化床燃烧、加力燃烧、水煤浆燃烧和乳化燃烧各种燃烧技术的研究与设计。
本方向的学术带头人为陈义良教授和过明道教授。
2．材料热物理
本方向为工程热物理和材料科学相交叉的新兴科学，主要研究材料制备过程中的热物理问题，可根据企业和应用部门的需要，提供下列研究和技术服务：
＊ 各种材料热物性的研究和确定；
＊ 材料制备过程中的热输运特性的研究和确定；
＊ 材料制备过程中的各种临界温度的研究和确定；
＊ 材料制备过程中的热力学研究；
＊ 材料制备过程中的传热传质研究。
本方向的学术带头人为陈义良教授、胡汉平副教授。
3．生物热物理
本方向为工程热物理和生物工程相交叉的新兴科学，主要研究生物生长过程和器官低温保存过程中的热物理问题，可根据应用部门的需要，提供下列研究和技术服务：
＊ 生物生长过程中的热力学研究；
＊ 生物生长过程中的热环境研究；
＊ 器官低温保存过程中的各种临界温度的研究和确定；
＊ 器官低温保存装置或设备的研究和设计。
本方向的学术带头人为程曙霞教授、高大勇教授、何立群副教授
4．热物性测量与量热技术
本方向长期从事材料热物性和量热技术方面的理论和实验等方面的研究，所涉及的领域非常宽广，可根据企业和应用部门的需要，提供下列研究和技术服务：
＊ 各种材料热物性，如导热系数和比热系数等的测定；
＊ 材料的相变特性研究与测定；
＊ 温度的辐射测量；
＊ 各种热流计的研究与设计；
＊ 混合工质和新型工质热物性的研究与推测计算。
本方向的学术带头人为陈则韶教授、程曙霞教授、程晓舫教授。
5．动力工程
本方向长期从事动力设备和动力工程等方面的研究和设计工作，所涉及的领域非常宽广，可根据企业和应用部门的需要，提供下列研究和技术服务：
＊ 各类锅炉的研究和设计；
＊ 锅炉燃烧效率与热平衡的分析和测试；
＊ 多功能热管炉的研究和设计；
＊ 透平机械的研究和设计；
＊ 低温等离子技术在动力设备中的应用；
＊ 内燃机、尤其是新型清洁燃料（如天然气）内燃机的研究和设计。
本方向的学术带头人为过明道教授、夏维东教授。
6．制冷与空调
本方向长期从事制冷与空调等方面的研究和设计工作，成果丰富，可根据企业和应用部门的需要，提供下列研究和技术服务：
＊ 常规空调器的研究与设计；
＊ 蓄冷空调器的研究与设计；
＊ 汽车空调器的研究与设计；
＊ 空调多用机的研究与设计；
＊ 制冷与空调特性的测定；
＊ 热泵干燥技术的研究与应用；
＊ 冰蓄冷空调研究与应用。
本方向的学术带头人为季杰教授、陈则韶教授。
7．叶轮机械和流体力学
本方向长期从事叶轮机械和流体力学的研究，成果丰富，可根据企业和应用部门的需要，提供下列研究和技术服务：
＊ 叶轮机械内部流道的研究与设计；
＊ 泵与风机的研究与设计，尤其是风机的降噪设计；
＊ 湍流的模型研究与计算；
＊ 油藏数值模拟和颗粒流的研究；
＊ 城市交通流的研究与设计。
本方向的学术带头人为吴清松教授、吕盘明教授、王晓宏教授。
8．建筑节能与节能材料
本方向长期从事建筑节能与节能材料的研究，成果丰富，可根据企业和应用部门的需要，提供下列研究和技术服务：
＊ 建筑节能与节能材料的测试；
＊ 定型相变蓄热材料的研究和应用；
＊ 透明隔热材料的研究与应用；
＊ 建筑节能与太阳能利用。
本方向的学术带头人为季杰教授、何立群副教授。
9．太阳能热电利用
本方向长期从事太阳能热电利用方面的研究，成果丰富，可根据企业和应用部门的需要，提供下列研究和技术服务：
＊. 光伏光热建筑一体化研究与应用；
＊ 太阳能热水系统的研究与应用；
＊ 太阳能干燥技术的研究与应用；
＊ 太阳能建筑技术的研究与应用；
＊ 太阳能温室技术的研究与应用；
＊ 各种太阳能热水器的性能测试。
本方向的学术带头人为季杰教授、李业发教授。
10．生物质能利用
本方向长期从事生物质能利用方面的研究，成果丰富，可根据企业和应用部门的需要，提供下列研究和技术服务：
＊ 各种生物质气化技术的研究与应用；
＊ 生物质制甲醇技术的研究与应用；
＊ 生物质制活性碳技术的研究与应用；
＊ 城市垃圾的气化与洁净燃烧技术的研究与应用。
本方向的学术带头人为林其钊教授、朱锡锋副教授。
