科技的進步推動了人類工業(yè)文明的快速發(fā)展，然而也加快了能源的消耗和對環(huán)境的破壞，在能源日益匱乏的當今時代，對于任何一個國家來說，節(jié)能和減排才是建設(shè)可持續(xù)發(fā)展社會的重要內(nèi)容。近年來，隨著我國新能源產(chǎn)業(yè)的持續(xù)火爆，在包括汽車、船舶等動力系統(tǒng)中，中低溫熱源的高效利用是實現(xiàn)節(jié)能減排的一個關(guān)鍵技術(shù)。
在此領(lǐng)域，北京理工大學(xué)機械與車輛學(xué)院王恩華副教授，20年來致力于ORC 系統(tǒng)技術(shù)、內(nèi)燃機節(jié)能技術(shù)、新能源動力系統(tǒng)等研究領(lǐng)域，主持或參與多項國家重點科研項目，在中低溫動力循環(huán)系統(tǒng)、內(nèi)燃機熱流體流動與燃燒模擬，以及新能源車用動力系統(tǒng)性能研究方面，取得了一系列重要創(chuàng)新性成果，部分成果已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，為提高能源利用效率、實現(xiàn)節(jié)能減排和社會可持續(xù)發(fā)展做出了重要貢獻。
逐夢之路 勇攀高峰
王恩華，湖北鄂州人，1995年，作為湖北省鄂州市高考狀元考上了清華大學(xué)，當時的他面臨著決定人生發(fā)展方向的第一道難題——報志愿，當時的農(nóng)村消息閉塞，人們對于高校、專業(yè)等知之甚少，幾乎沒有可以商量和求助的人。王恩華想到了有一個在清華大學(xué)學(xué)汽車的表哥，經(jīng)過幾多咨詢，他最終選擇了汽車工程系汽車工程專業(yè)。金秋九月，王恩華如愿以償?shù)刈哌M清華大學(xué)校園，開啟了他的求學(xué)求知生涯，進入了這個將伴隨他一生的專業(yè)領(lǐng)域。
汽車產(chǎn)業(yè)作為世界經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一，有著一百多年的發(fā)展歷史。隨著汽車產(chǎn)量的逐年增加，汽車廢氣排放及對石油資源的過度消耗所引發(fā)的環(huán)境和能源問題日益嚴重，幾十年來，世界各國一直在致力研發(fā)應(yīng)用低排放或零排放技術(shù)。2000年，王恩華本科畢業(yè)(當時汽車工程是五年制專業(yè))，做本科畢業(yè)設(shè)計時，他就加入了中國科學(xué)院院士歐陽明高教授的課題組，進行柴油機電控方面的研究。后來，王恩華在清華大學(xué)汽車工程系動力機械及工程專業(yè)攻讀碩士研究生期間，又繼續(xù)在歐陽明高院士的課題組做發(fā)動機電控研究。
2003年，王恩華研究生畢業(yè)，進入中國科學(xué)院工程熱物理研究所實習(xí)，進行甲醇代用燃料和垃圾填埋氣焚燒技術(shù)的研究;2004年，他進入江鈴汽車集團公司任項目工程師，從事某發(fā)動機技術(shù)引進項目的開發(fā)標定工作;2006年，他又進入北京汽車研究總院，從事整車電子控制系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)、汽油機電子控制系統(tǒng)標定方面的研發(fā)工作。工作這幾年期間，王恩華越來越意識到，在車輛動力系統(tǒng)技術(shù)上歐美日等國的相關(guān)技術(shù)超過中國太多了，他深感知識之不足。于是，2009年，王恩華又重回高校，在北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院熱能工程專業(yè)攻讀博士，師從范伯元教授，主要進行發(fā)動機的余熱利用的研究。2013年，王恩華在清華大學(xué)汽車工程系歐陽明高院士課題組開展博士后工作，主要從事熱力循環(huán)和混合動力系統(tǒng)能量效率分析研究。為了學(xué)習(xí)西方國家的先進理論知識和技術(shù)，2015年至2016年，王恩華前往英國格拉斯哥大學(xué)做訪問學(xué)者，不僅開闊了視野，也在科研的廣度和深度上有了更多新的認知。
一路風雨、一路逐夢，讀萬卷書、行萬里路，王恩華從求學(xué)、到工作，再到繼續(xù)學(xué)習(xí)，遠赴他國深造，人生沒有白走的路，一分辛勞、一分收獲，這一切讓他積累深厚的學(xué)識技術(shù)和實踐技術(shù)。自2016年回國后，王恩華進入北京理工大學(xué)機械與車輛學(xué)院擔任博士生導(dǎo)師，科研與教育同時進行，科研攻關(guān)創(chuàng)新技術(shù)，教育傳道授業(yè)解惑。
2018年，王恩華負責主持國家自然科學(xué)基金面上項目——“船用柴油機與非共沸工質(zhì)有機朗肯循環(huán)耦合工作機理研究”，該項研究基于有機朗肯循環(huán)(簡稱“ORC”)技術(shù)的船用柴油機余熱動力循環(huán)理論，主要針對適用于船用柴油機余熱動力循環(huán)的新型高效環(huán)保工質(zhì)開發(fā)及非共沸工質(zhì)ORC耦合機理開展探索，從船用柴油機余熱動力循環(huán)、非共沸有機工質(zhì)選擇、船用柴油機與ORC聯(lián)合系統(tǒng)非設(shè)計工況點性能等方面進行了深入研究，取得了創(chuàng)新性的研究成果。針對性地提出了一種改進的基于微擾鏈的統(tǒng)計締合模型的新型工況設(shè)計方法，以及針對船用柴油機的非共沸工質(zhì)ORC底循環(huán)工質(zhì)優(yōu)選與組分調(diào)控策略，進而在全工況范圍內(nèi)實現(xiàn)與船用柴油機的聯(lián)合系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化這一解決方案。該項研究成果可有效提升非設(shè)計點工況余熱回收效率，也可應(yīng)用于其他熱源或負荷變化場合，具有重要的科學(xué)意義和廣泛的應(yīng)用價值。
開拓創(chuàng)新 不斷超越
一絲不茍、實事求是的科研和教學(xué)態(tài)度是王恩華多年專注學(xué)術(shù)研究養(yǎng)成的習(xí)慣，多年來，他致力于中低溫動力循環(huán)系統(tǒng)、內(nèi)燃機熱流體流動與燃燒模擬，以及新能源車用動力系統(tǒng)性能研究，除了主持一項國家自然科學(xué)基金面上項目，他還主持了國家重點專項子課題“SOFC 系統(tǒng)控制與快速啟動技術(shù)研究”，與清華大學(xué)合作項目“儲能電池系統(tǒng)熱失控防控技術(shù)”，完成了北京理工大學(xué)青年教師學(xué)術(shù)啟動計劃項目，組分可調(diào)型 ORC 工作機理研究，同時，他還參與多項國家重點科研項目。一路披荊斬棘，風雨無阻，砥礪前行，為打造更安全、更高效的動力系統(tǒng)而努力著。
在王恩華所著的《中低溫動力循環(huán)系統(tǒng)及應(yīng)用》中，詳細介紹了中低溫動力循環(huán)系統(tǒng)的研究成果，其中“發(fā)動機-ORC系統(tǒng)耦合機理”研究成果為有機朗肯循環(huán)與內(nèi)燃機的匹配優(yōu)化提出了一套系統(tǒng)化的方法，有利于實現(xiàn)有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)與車用內(nèi)燃機的最佳匹配，提高聯(lián)合系統(tǒng)的能效，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。“ORC和Kalina系統(tǒng)性能提升”研究結(jié)果采用組分調(diào)節(jié)或壓力滑移可有效提高系統(tǒng)全年的平均輸出功率，可應(yīng)用于地熱能發(fā)電和太陽能熱發(fā)電等場合，提高發(fā)電系統(tǒng)輸出功率，降低碳排放量。“二氧化碳跨臨界循環(huán)工作特性”的研究結(jié)果，則不僅表明了跨臨界二氧化碳動力循環(huán)的凈輸出功率最大，經(jīng)濟性能處于合理范圍內(nèi)，有利于增進對低溫熱源二氧化碳跨臨界循環(huán)的全面認識。
在內(nèi)燃機熱流體流動與燃燒模擬方面，國際上有采用煤油與汽油等燃料混合燃燒提高爆震極限的研究，但因汽油具有易燃性，安全性不高。王恩華針對這些問題，提出了采用噴水來抑制點燃式航空煤油發(fā)動機爆震的方法，研究了噴水對煤油預(yù)混燃燒爆震抑制的機理，可應(yīng)用于航空飛行器和無人車輛;在新能源車用動力系統(tǒng)性能，尤其是混合動力系統(tǒng)構(gòu)型設(shè)計與能效分析方面，王恩華研究了直驅(qū)混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的節(jié)能潛力，提出了四驅(qū)混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)并與直驅(qū)混聯(lián)系統(tǒng)進行對比分析，采用超級電容儲能的直驅(qū)混聯(lián)系統(tǒng)在城市工況下的節(jié)油率可達42%，四驅(qū)混聯(lián)式節(jié)油率接近直驅(qū)混聯(lián)系統(tǒng)。直驅(qū)混聯(lián)系統(tǒng)現(xiàn)已應(yīng)用于城市公交大客車，四驅(qū)混聯(lián)系統(tǒng)可應(yīng)用于復(fù)雜路面工況的越野車和卡車等重型車輛。實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”目標是未來我國能源技術(shù)發(fā)展的首要任務(wù)，王恩華正在與清華大學(xué)和北京思偉特新能源科技有限公司等開展合作，進行固體氧化物燃料電池和電解水制氫技術(shù)的研究，為推動我國雙碳目標的實現(xiàn)提供技術(shù)支撐。
目前，除了開展科研工作和承擔教學(xué)任務(wù)以外，王恩華還擔任北京市能源與環(huán)境學(xué)會京津冀專家委員會委員、Frontiers in Energy Research副編輯，多次被國際頂尖期刊評為優(yōu)秀審稿人。現(xiàn)已發(fā)表學(xué)術(shù)論文70 余篇，獲授權(quán)發(fā)明專利 15項。主編英文專著兩部，曾獲北京市優(yōu)秀青年工程師稱號，天津市自然科學(xué)一等獎。
年雖不惑，慨而當歌，正值壯年，砥礪琢磨。回顧王恩華20年的科研生涯，“努力奮斗”四個字閃閃發(fā)光，看著研究成果應(yīng)用于實際中，他由衷地感到自豪。未來，他仍將會繼續(xù)奮斗，不斷超越，研發(fā)更多更先進的技術(shù)，精深學(xué)術(shù)報家國。
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