介绍 - 发动机的历史背景。发动机分类。术语和缩写。发动机部件。基本发动机循环。 发动机设计与运行特性 - 发动机参数。每循环指示功。平均有效压力。制动扭矩和功率。测功机。空燃比和燃空比。单位燃料消耗量。燃料效率。容积效率。特定排放量和排放指数。性能参数之间的关系。发动机设计与性能数据。噪音控制。 发动机循环 - 标准循环。奥托循环。狄塞尔循环。双燃料循环。奥托、狄塞尔和双燃料循环的比较。实际空燃比发动机循环。 热化学与燃料 - 热化学。汽油、柴油和替代燃料。 发动机燃烧与排放 - 点燃式发动机燃烧、点火和燃烧速率分析。压燃式发动机燃烧、燃料喷射、点火延迟。发动机排放控制与标准。 燃料电池技术简介 - 工作原理，燃料电池类型，电池组件，极化曲线，传质现象；热管理和水分管理。
介绍 - 导热、对流和辐射。傅里叶定律。牛顿冷却定律。 导热 - 平板。绝热和热阻。径向系统。整体传热系数。绝热层的临界厚度。热源系统。带热源的圆柱体。扩展表面的传热。平板或圆柱体中的非稳态导热，质量容量法。 强制对流和自然对流 - 边界层的控制方程。流体边界层和热边界层。流体摩擦与传热的关系。平板上的流动。圆柱/管和球体上的流动。恒温或恒热流密度下的管内层流流动传热。平板和圆柱体自然对流的传热系数。 数值模拟 - 热传导的一般微分方程。能量平衡方法。热传导微分方程的差分方解法。显式和隐式方法。网格形状和大小。高斯-赛德尔迭代。精度和稳定性。 换热器 - 换热器类型。整体传热系数。换热器分析：平均温差，顺流和逆流换热器。换热器分析：效能-NTU 方法。 辐射 - 黑体和灰体。吸收率和发射率。视因子。辐射照度和辐射度。表面之间的辐射交换及其网络方法。 质量传递 - 质量传递的基本方程。热传递与质量传递的类比。质量扩散。边界条件。通过墙壁的稳态质量扩散。 建筑中的水蒸气迁移。同时的热传递和质量传递。
空调与制冷系统介绍及其应用 - 空调与制冷系统的基本组件。完整的空调系统。中央机械设备。全空气系统、空气与水系统、全水系统。单元式空调器。热泵。热回收系统。热能储存。 湿空气性质与调节过程 - 湿空气和标准大气。基本参数。绝热饱和。湿球温度和湿球温度图。空间空调 - 设计和非设计工况。 空间供暖与制冷负荷 - 室外和室内设计工况。建筑结构中的热传递。渗透。空气管道的热损失。辅助热源。空间供暖的送风。空间供暖的热源。得热量、制冷负荷和热提取速率。太阳能辐射。外部和内部表面热平衡。区域空气热平衡。热平衡方法的实施。 制冷 - 制冷剂。机械蒸汽压缩制冷循环。基本循环的修改。往复活塞式压缩机。冷却塔。 室内热舒适性 - 生理学考虑。热舒适指数和条件。炎热潮湿和极端寒冷环境。 室内环境健康 - 术语和标准。健康科学。室内空气质量（IAQ）的基本关注点。室内空气质量模型的预测。物理因素。控制污染物的方法。气体和颗粒物去除的应用。
基本原理与方程 - 控体概念、流体连续性方程、动量方程、能量方程、实质导数、角速度、旋度和应变、量纲分析。 不可压流体 - 流函数和速度势、势流、拉普拉斯方程及其基本解。 二维机翼翼型的不可压流体 - 翼型命名和特性、库塔条件、环量和升力、Kelvin环量定理和起始涡旋、薄翼型理论、对称和弯型翼型、气动中心、任意升力体的板面法、粘性翼型阻力。 有限翼 - 下洗和诱导阻力、有限翼上的涡旋系统、涡旋运动定律、普朗特翼型线理论、翼型理论和涡旋格子数值方法。 不可压和可压缩流体 - 压缩性的定义、总条件、一维流动：弱波和平面正激波、二维超音速流动：斜激波和膨胀波、流经喷管和扩压器。 翼型上的可压缩流体 - 速度势方程及其线性化形式、普朗特-格劳尔压缩性修正、临界马赫数、音障、超音速压力系数、超音速翼型的应用。
飞行控制系统 - 飞行控制原理。主飞行控制和次飞行控制。飞行阶段。 动力装置 - 燃油效率。特定推力的影响。燃油消耗率和飞行速度。发动机循环和性能。 燃油系统 - 航空器燃油系统的特性。燃油系统组件。航空器重量和载荷。 液压系统 - 飞行控制和辅助功能。应急电源。起落架系统。刹车和防抱死。 电气系统 - 民用航空器电气系统的特性。电气负载。应急电源。 气动系统 - 坑道静压系统。发动机引气的使用。引气控制。反推力。 环境控制系统 - 对客舱和设备进行调节的必要性。环境控制系统设计。空气分配系统。客舱增压。 应急系统 - 警告系统。火灾探测和抑制。应急氧气。爆炸抑制。乘客撤离。
数学建模与计算方法介绍——工程中计算建模的重要性。数据表示与误差。商业软件包如MATLAB的应用。使用MATLAB进行函数和绘图。 非线性方程的计算机求解——闭区间法。二分法。开区间法。牛顿-拉夫森法。割线法。方法的收敛性。多重根的确定。工程应用。 同时线性方程组的求解——通过矩阵求逆求解同时线性方程组。克拉默法则。高斯消元法。高斯-约当消元法。LU分解法。工程应用和方法选择。 特征值问题——标准和一般特征值问题。特征值问题的求解方法。在振动和模态分析中的应用。 曲线拟合与插值——基点多项式拟合。拉格朗日插值。牛顿差商插值多项式。样条插值。最小二乘回归。 数值微分与积分——泰勒级数展开。一阶导数和二阶导数的有限差分。高精度微分公式。梯形法则。辛普森法则。高阶牛顿-科茨公式。数值微分与积分在热传导、固体力学和流体流动问题中的应用。
产品分析中的数值方法介绍——流体机械和热传递系统的数学建模。科学方程的数值近似。同时方程的直接和迭代求解方法。数值方法中的稳定性和主要误差。 数值微分——一阶导数和二阶导数的有限差分。偏导数的有限差分。高精度微分公式。 热传递问题的有限差分方法——热传递的控制方程。热传导和热对流的边界条件。稳态和瞬态热传递问题。无量纲微分方程。离散化。显式差分格式。隐式差分格式。直接和迭代数学方法。解的稳定性分析和误差估计。 流体动力学问题的有限差分方法——流体动力学偏微分方程的分类。纳维-斯托克斯方程。网格类型。显式和隐式差分格式。湍流及其建模的介绍。 计算方法介绍——商业CFD软件及其在流体机械问题求解中的应用。
通常由三名学生组成的项目小组将完成一项重要的机械工程任务。任务可以是分析研究、实验调查、设计项目或数值模拟，旨在解决工程问题。学生需要经历以下工作阶段： • 问题识别 • 文献综述 • 研究方法 • 项目执行 • 报告撰写 • 项目展示
深入研究实质性设计任务 - 市场调研；替代概念设计；工程设计与分析；产品安全与可靠性；产品测试技术；原型制作与开发技术。 设计项目领域 - 玩具；家用电器；电子与电气设备；生物医学设备；塑料和金属制品；绿色产品；健康产品；计算机辅助技术产品开发；专业产品。 完成设计项目所需的知识与技能 - 问题识别；文献综述；数据分析方法；工程设计与分析；设计概念生成；安全与风险分析；原型制作技术；项目管理；报告撰写与展示技能。
1. 由导师指导的专题深入研究 2. 项目会议与规划 3. 项目提案撰写 4. 定期进度检查与报告 5. 项目文档 6. 演示与展示 学生需在机械工程（ME）部门具有人工智能与数据分析（AIDA）专长的导师指导下，确定一个项目主题。学生需在项目中展示其在ME和AIDA方面的知识，并在导师的指导下进行演示。项目应体现分析和解释所获得的数据/信息所需的必要努力，以及从相关课程中学习的原则和技术。学生还需在所选应用领域展示显著的分析能力，最好是研究能力。
通常由三名学生组成的项目小组将使用智能机器人技术完成一个重要的项目。该项目可以是详细的仿真研究、机器人原型的制作、开发用于自动化任务的智能系统等。学生需要经历以下工作阶段：• 问题识别• 文献综述• 研究方法• 项目执行• 报告撰写• 项目展示
介绍—界面科学与工程的定义、概念与发展。 经典理论—基本理论、分类、表面/界面效应、表面能、表面张力、润湿现象、超润湿表面、静态/动态润湿、滑移、界面热力学、毛细效应、相变。 自然界启发的界面工程—自然界的表面/界面、自然界的表面原理、尺度匹配原理、梯度原理、异质原理及其他功能性表面设计原理。 先进界面技术—先进界面材料、先进制造方法、先进表征方法、先进可视化技术、高级理论模拟、机器学习。 多功能应用—清洁能源采集（水能、太阳能、热能及其混合发电）、能源存储（氢气、电池）、清洁水技术（海水淡化、水分采集）、热冷却（数据中心）、生物应用（冷冻疗法）、其他工程系统（流体传输、粘合剂、防污、防冰）。
介绍：可再生能源资源及其利用、气候变化、能源转换与存储；碳中和目标 氢能源：氢经济；传统氢能源生产技术；灰色氢；蓝色氢；绿色氢；水电解；电解池；碱性液体电解质水电解；质子交换膜水电解；光催化和光电化学电池制氢；氢的存储与利用 燃料电池技术：热力学与动力学；电化学电池；分类；工作原理；基本组件；纳米材料与催化剂；反应机制；多孔电极；膜；膜电极组件；双极板；电池设计；质子交换膜燃料电池；直接醇燃料电池；单电池与堆栈
介绍：可再生能源资源；全球趋势；太阳能和风能技术；环境影响；相关热质传递概览。 风能：风的特性；能量提取特性；风力涡轮机；风电场气动学；电力生成；陆上和海上风电场。 太阳能：太阳辐射；材料的辐射特性；光伏应用；太阳能热应用。 能源存储：显热和潜热存储；化学能存储；电池存储；水电和压缩空气。 电网规划与运营：可再生能源并入电网及其相关问题；微电网；智能电网；电力调度；分布式发电和自动化系统。 太阳能和风能预测：太阳能和风能预测对电网管理的影响；预测基础；物理和数据驱动的预测方法。
绿色燃烧技术：回顾燃烧污染物及其环境影响；绿色燃烧策略和绿色燃料以减轻燃烧对环境的影响 绿色燃烧中的热力学与化学动力学：碰撞理论；反应理论；反应速率级数和反应速率；化学热力学与平衡；简单和复杂动力学系统 理想反应器：恒容封闭反应器；完全搅拌反应器；全混流反应器； governing 方程和守恒定律；实验装置与控制；优点与局限 理想反应器的建模：化学动力学效应；热力学效应；传输效应；建模软件综述 热化学和动力学参数的计算：统计力学与分子动力学；电子结构理论；组加和法；过渡态理论与半经典处理；主方程；建模软件综述
可再生能源与储能：能源与可持续性；可再生能源来源及其特性；储能的作用；储能技术分类。 机械储能：泵储能水电；压缩空气储能；飞轮储能。 热储能：显热储能；潜热储能；化学热储能。 电化学储能：铅酸电池；锂离子电池及其发展；熔盐电池；红氧化学电池；金属空气电池。 化学储能：氢气储存；液体燃料储存。
介绍：可再生能源技术的发展；世界资源和环境考量与材料选择；清洁能源技术的未来趋势。 可持续材料的合成与加工：可持续材料的类型；材料结构；材料合成与表征。 金属离子电池的先进材料：锂离子电池的正极材料；锂离子电池的负极材料；钠离子电池。 太阳能电池的先进材料：太阳能电池的基本原理；用于先进太阳能电池的材料，包括硅太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机无机杂化材料和钙钛矿太阳能电池。 燃料电池的先进材料：氢氧燃料电池的阳极和阴极催化剂。 电化学水分解的先进材料：用于阴极氢气生产的先进材料；用于阳极氧气生产的先进材料；整体水分解电池。 先进生物质及其应用：生物质转化技术；与生物燃料兼容的耐腐蚀材料；生物质转化为生物燃料的催化剂；煤液化。 二氧化碳捕获与转化的先进材料：用于二氧化碳捕获的固体吸附剂；用于二氧化碳捕获的液体吸附剂；用于二氧化碳转化的光/电催化。
电化学基础：电化学反应；电化学热力学；动力学简介 电化学电池与材料：工作原理；电池分类；电池材料；表征技术；当前发展趋势。 电化学电容器与材料：工作原理；电容器材料；表征；当前发展趋势。 电池开发与管理：从材料到电极、电池单元、电池组和电池的典型开发过程；控制与管理简介。
声学基础：单自由度系统和连续系统的振动；声音的物理特性；噪声对人体的影响和噪声污染；人耳；对噪声的主观反应；流体介质中的波传播；声速；声能、功率和强度；声波的建模；欧拉运动方程；波动方程和亥姆霍兹方程；波动方程的一般解。 有边界时的波传播：刚性边界和阻抗边界处的反射；界面声传输；声传输控制；反应消声器；亥姆霍兹共振器；声模态；房间模态的计算。 噪声分析：声音的定量测量；声音的频率成分；声学尺度；数据采集和声学测量系统；数字采样；信号处理；频率分析。 噪声源：单极子；双极子；声源的叠加；声辐射；振动与声波的耦合；初级声辐射器如活塞和板；声源建模。 噪声控制：噪声衰减技术；主动噪声取消；噪声屏障和插入损失；吸声材料的声学特性；阻抗管测量原理；阻尼和吸收；粘弹性阻尼处理；墙体结构的阻抗；室内噪声级的计算；声传输和声隔绝。
噪声污染控制：振动与噪声的关系；振动噪声源的分类；机械振动分析。 振动控制：振动源；振动基础知识；连续结构的振动分析；振动隔离与吸收；被动与主动振动控制。 振动的实验评估：基本测量系统；信号处理；模态参数识别；时域和频域振动分析。 振动结构产生的噪声及其控制：基本噪声辐射器；机器噪声辐射；噪声源识别；声强测量；噪声源识别；噪声辐射与传播；噪声减控设计原则。 典型实验室实验： • 结构模态测试 • 振动控制 • 声强测量
