工程科学研究基础 9787519849542

 
目前各学科培养计划不断完善、优化，做到了重视基础课、突出专业课、拓展实践课的设置原则；形成了重理论、显专业的培养特色；而在科学快速发展、技术突飞猛进的社会需求下，前沿科学的发展需要兼具理论科学家与全能工程师素质的人才。将理论落实到操作方法，切实提高学生的实际动手能力，是培养高素质毕业生、高水平科学家的重要环节，也是素质教育进程中迫切需要解决的关键问题。
“工程科学研究基础”是一门基于基础理论学习，考虑科学研究过程，致力于培养学生将基础理论转化为实际科研能力的方法论课程。本书针对开展科学实验研究***的基础技能，包括文献的调研、归纳整理方法；实验工况设计优化方法；基本物理量的考察、测量以及设备选型方法；实验数据的误差分析方法等内容进行了逐一、系统的介绍。突出将“理论科学”真正转变为“实际工程”的系统方法；让学生在了解科学研究历程的同时，系统提高其科研基本功。
本书秉承全面提高本科生科研能力的培养理念，结合华北电力大学吴仲华学院特色培养课程的教学探索与实践，在本科生科研能力的系统培养中已初见成效。本书可作为工科院校能源动力类、电气类、化工与制药类、矿业类、环境科学与工程类、航空航天类、测绘类、水利类、机械类、材料类等专业必修或选修课教材，用于培养、提高本科生开展科学研究的基本技能和综合素质。同时适合作为工程热物理、能源、化工、环境、水利、航空、机械、材料等相关专业研究生的科研入门***手册。
非常感谢华北电力大学吴仲华学院给予的平台及经费支持，同时感谢孙源、肖红洋、刘霖、李林涵、李玉华等参与本书的校改工作，还要感谢华北电力大学戈志华教授和王晓东教授百忙之中为本书所做的审稿工作！书中错误和不足之处恳请广大读者批评指正。

陈宏霞
2020年3月

本书为“十四五”普通高等教育规划教材，主要由科学研究认知、科学实验中的基本技能、科学实验测量方法、工况设计优化及实验数据的分析处理四部分内容组成。具体包括：概述，文献调研，EndNote软件与文献管理，正交实验设计，温度及温度场的测量，压力及压力场的测量，流量、流速、流场的测量，数据表达及误差分析等。
全书突出介绍了科学研究中的文献调研及总结能力，图形表达及实验台空间构建能力，相关数据分析拟合的基本能力；对仪表、传感器、图像采集系统、数据采集系统等常用科学实验测量仪器的使用方法，以及相关设备的选型及安装调试都做了介绍；并且按照科学实验的时间顺序，从实验前的工况设计优化、实验中的数据采集与记录到实验后的数据分析处理逐一进行了介绍。本书对培养工科学生的科研思考及实际动手能力，提升其科学素质具有重要作用。

陈宏霞，女，1980；2009年毕业于大连理工大学，博士学位；2010至今就职于华北电力大学，副教授；2014-2015英国诺丁汉访问学者。多年来一直从事本科研究生教学以及科学研究线，主持并参与多项国家自然科学基金、*人才预研项目、973课题、省部级科研项目；发表国内外学术论文30余篇、授权美国专利1项、国内发明专利12项等。

前言

第1章　概述 1
1.1　科学研究的定义 1
1.1.1　概念 1
1.1.2　历程 1
1.1.3　目的 2
1.2　科学研究的方法 2
1.2.1　观察（调查）方法 2
1.2.2　实验方法 3
1.2.3　思维加工方法 3
1.3　科学研究的分类 6
1.3.1　按研究内容分类 6
1.3.2　按研究性质分类 6
1.3.3　按研究目的分类 7
1.3.4　按研究方法分类 7
1.4　科学研究的步骤 7
本章重点及思考题 8
第2章　文献调研 9
2.1　文献调研的特征 9
2.1.1　文献调研的定义 9
2.1.2　文献调研的优势 9
2.1.3　文献调研的原则 9
2.2　文献分类及数据库介绍 10
2.2.1　文献分类 10
2.2.2　文献数据库介绍 11
2.2.3　文献检索系统 14
2.3　文献调研的步骤 16
2.3.1　明确文献检索要求 16
2.3.2　文献调研及方法 17
2.3.3　文献的整理分析 25
2.4　文献综述 26
2.4.1　文献综述的定义 26
2.4.2　文献综述的结构 26
2.4.3　文献综述的撰写 27
本章重点及思考题 27
参考文献 28
第3章　EndNote软件与文献管理 29
3.1　EndNote软件简介 29
3.1.1　EndNote软件优势及功能 29
3.1.2　EndNote软件文件类型 30
3.1.3　EndNote软件安装、软件界面及设置 30
3.2　EndNote建立文献数据库 35
3.2.1　建立数据库框架 36
3.2.2　导入文献题录信息 37
3.2.3　添加PDF全文文件 44
3.3　EndNote管理文献数据库 45
3.3.1　编辑题录信息 45
3.3.2　去除重复文献 47
3.3.3　显示/隐藏文献 47
3.3.4　阅读文献的标注 47
3.3.5　文献个性排序 47
3.4　EndNote在文档编排中的应用 48
3.4.1　插入引文 49
3.4.2　插入注释 54
3.4.3　插入图表 55
3.4.4　去域代码 57
本章重点及思考题 57
参考文献 58
第4章　正交实验设计 59
4.1　正交实验设计的概念和原理 59
4.1.1　基本概念 59
4.1.2　设计原理 59
4.2　正交表及其性质 60
4.2.1　正交表的结构 61
4.2.2　正交表的性质 63
4.2.3　正交表的分类 64
4.3　正交实验设计的基本程序 66
4.3.1　确定参数 66
4.3.2　选择正交表 67
4.3.3　表头因素填充 68
4.3.4　编制实验方案 69
4.4　正交实验结果分析 69
4.4.1　极差分析法 69
4.4.2　方差分析法 75
本章重点及思考题 81
参考文献 81
第5章　温度及温度场的测量 82
5.1　温度测量基础 82
5.1.1　温度与温标 82
5.1.2　温度测量的基本原理 84
5.1.3　温度测量仪表的分类和特点 85
5.2　接触式温度测量方法 86
5.2.1　膨胀式温度计 86
5.2.2　热电阻温度计 89
5.2.3　热电偶温度计 99
5.3　非接触式温度测量方法 111
5.3.1　热辐射基本定律 111
5.3.2　经典热辐射测温方法 113
5.3.3　红外热像仪测温方法 118
5.4　其他先进测温技术 121
5.4.1　声波测温方法 121
5.4.2　光纤式测温技术 124
本章重点及思考题 127
参考文献 128
第6章　压力及压力场的测量 129
6.1　压力的概念 129
6.2　常用静态压力测量仪基本原理及结构 131
6.2.1　液柱式压力计 131
6.2.2　弹性式压力计 132
6.3　常用动态压力传感器基本原理及结构 135
6.3.1　压阻式压力传感器 135
6.3.2　压电式压力传感器 138
6.3.3　电容式压力传感器 140
6.3.4　电感式压力传感器 143
6.3.5　霍尔式压力传感器 144
6.4　压力测量仪表的选择与安装 145
6.4.1　测压仪器的选择 145
6.4.2　测量仪表的量程及等级确定 147
6.4.3　压力仪表的安装 148
6.5　压力场的测量 148
本章重点及思考题 149
参考文献 150
第7章　流量、流速、流场的测量 151
7.1　流量测量 151
7.1.1　流量测量基础 151
7.1.2　差压式流量计 154
7.1.3　容积式流量计 160
7.1.4　速度式流量计 168
7.1.5　质量式流量计 175
7.1.6　流量仪表的选择 177
7.2　流速测量 178
7.2.1　皮托管测速 179
7.2.2　热线/热膜风速仪测速 180
7.2.3　激光多普勒测速 181
7.2.4　测速仪性能对比 183
7.3　流场测量 183
本章重点及思考题 185
参考文献 186
第8章　数据表达及误差分析 187
8.1　数据的基本特征 187
8.1.1　测量背景 187
8.1.2　数据的表达 188
8.1.3　数据的误差 191
8.2　误差的统计学 192
8.2.1　统计学描述 192
8.2.2　统一化处理 195
8.2.3　间接性传递 197
8.3　数据点的误差分析 197
8.3.1　随机误差 198
8.3.2　系统误差 204
8.3.3　粗大误差 209
8.4　数据不确定度评定 211
本章重点及思考题 215
参考文献 216

本书为“十四五”普通高等教育规划教材，主要由科学研究认知、科学实验中的基本技能、科学实验测量方法、工况设计优化及实验数据的分析处理四部分内容组成。具体包括：概述，文献调研，EndNote软件与文献管理，正交实验设计，温度及温度场的测量，压力及压力场的测量，流量、流速、流场的测量，数据表达及误差分析等。
全书突出介绍了科学研究中的文献调研及总结能力，图形表达及实验台空间构建能力，相关数据分析拟合的基本能力；对仪表、传感器、图像采集系统、数据采集系统等常用科学实验测量仪器的使用方法，以及相关设备的选型及安装调试都做了介绍；并且按照科学实验的时间顺序，从实验前的工况设计优化、实验中的数据采集与记录到实验后的数据分析处理逐一进行了介绍。本书对培养工科学生的科研思考及实际动手能力，提升其科学素质具有重要作用。

陈宏霞，女，1980；2009年毕业于大连理工大学，博士学位；2010至今就职于华北电力大学，副教授；2014-2015英国诺丁汉访问学者。多年来一直从事本科研究生教学以及科学研究线，主持并参与多项国家自然科学基金、*人才预研项目、973课题、省部级科研项目；发表国内外学术论文30余篇、授权美国专利1项、国内发明专利12项等。