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丁国良

标签: 丁国良 制冷空调系统 热泵型空调器 制冷学会

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基本信息 编辑本段回目录


     
丁国良丁国良
出生日期 1966年4月10日  暖通-空调-在线
     学历 博士
     技术职称 教授
     籍贯 浙江省舟山市(县)
     党派 中国共产党

     国内外学术团体任职情况 上海市制冷学会副理事长、学术委员会主任 暖通百科

     工作单位及行政职务 上海交通大学机械与动力工程学院制冷与低温工程研究所,教授、博士生导师

简历编辑本段回目录

1983.9 - 1987.7 上海交通大学 制冷与低温工程专业 本科生
1987.9 - 1990.1 上海交通大学 制冷与低温工程专业 硕士生 nuantongkongtiaozaixian
1990.9 - 1993.9 上海交通大学 制冷与低温工程专业 博士生
1990.3 - 1992.12 上海交通大学 助教
1992.12 - 1994.12 上海交通大学 讲师
1994.12 - 1998.12 上海交通大学 副教授
1998.12至今 上海交通大学 教授
1999.12至今 上海交通大学 博士生导师
2000.1 - 2000.4 德国Karlsruhe 客座教授 nuantongkongtiaozaixian
2002.1 -2010.3 上海交通大学 动力与能源工程系主任
2004.2 – 2004.4 德国Karlsruhe 客座教授
2007.5 - 2007.8 日本东京大学 客座教授 暖通-空调-在线

荣誉称号编辑本段回目录

1)2005年获得国务院颁发的政府特殊津贴
2)2005年入选教育部新世纪优秀人才支持计划
3)2005年入选上海市科技启明星跟踪计划
4)2000年获霍英东基金会高等学校优秀青年教师(研究类)三等奖
5)2000年入选教育部骨干教师计划
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6)1999年入选上海市青年科技启明星计划

所获荣誉称号及其他奖励编辑本段回目录

2009年 基于图论与人工智能的空调热交换器数字化设计技术 上海市科技进步二等奖 20094047-2-R01(第一完成人)
2008 基于复杂工况的冷藏集装箱海上运输安全与节能关键技术 教育部科技进步二等奖 2008-259(第二完成人) 暖通空调在线
2003 房间空调器智能化仿真技术 上海市科技进步二等奖 022021(第一完成人)
1999 变环境参数条件下汽车空调系统动态特性研究 教育部科技进步三等奖98-271(第四完成人)
1997 制冷装置(电冰箱) 匹配特性研究 上海市科技进步二等奖 972012(第三完成人)
制冷装置动态分布参数特性研究 国家教委科技进步二等奖 1991 90-22703 (第三完成人)

工作概况编辑本段回目录

国家自然科学基金项目(项目号50976065):含油纳米制冷剂沸腾中零维和一维纳米粉体的迁移机制及定量描述。 版权为ehvacr.com

了解纳米粉体在含油纳米制冷剂沸腾过程中的迁移特性,是将纳米制冷剂应用于制冷系统以提高系统能效时必须解决的关键问题。项目采用实验与理论分析相结合的方法,探索含油纳米制冷剂沸腾过程中零维和一维纳米粉体的迁移机制与定量描述方法。通过可视化实验,观察含油纳米制冷剂沸腾特征;通过纳米粉体迁移量测定实验,获得纳米粉体迁移规律。基于拉格朗日方法(对零维纳米粉体)和格子波尔兹曼方法(对一维纳米粉体)描述液相流体中纳米粉体的运动,建立模拟纳米粉体直接从液相进入气相过程的模型;基于气泡动力学、气浮理论和颗粒捕集理论,计算气泡直径、脱离频率、气化核心密度、纳米粉体与气泡的粘附概率,建立模拟纳米粉体粘附气泡进入气相过程的模型;从而形成能反映纳米粉体直接从液相进入气相和粘附气泡进入气相这二种不同迁移方式的完整模型。本研究有助于了解纳米粉体对于纳米流体沸腾传热的影响规律,促进纳米流体技术的应用。 nuantongkongtiaozaixian

日本网屏公司合作项目:IPA溶液在微纳尺度竖孔中蒸发的仿真。

孔口有水平气流掠过时,竖直微孔中的液体蒸发现象,是在半导体晶圆的旋转干燥等工艺过程中普遍存在的传质过程,而晶圆表面微纳尺度结构中IPA液体蒸发速率的不均匀性,将导致晶片表面构型的塌陷。因此为了防止塌陷现象,必须将晶片表面各竖直孔中IPA蒸发速率的差别控制在一定的合理范围内,这就需要建立模型来预测微纳尺度竖孔中IPA溶液的蒸发特性。通过对气液界面相变传质、孔内蒸汽扩散传质和孔口对流传质的耦合求解,得出液体在竖直微孔中的蒸发速率模型。模型中考虑弯曲液面的扩散面积、分子扩散距离以及液面上的蒸发量分布,来反映弯曲液面对孔内液体蒸发速率的影响;同时采用扩散与对流传质耦合来反映孔口处蒸汽分压力的变化对蒸发速率的影响。最后采用氮气环境下异丙醇(IPA)液体在微孔内的蒸发实验数据,来验证模型的准确性。 nuantongkongtiaozaixian

美国Whirlpool公司和巴西Embraco公司合作项目:电冰箱虚拟产品系统设计与开发的模拟工具。

冰箱产品的多样化与产品的更新速度越来越快,为满足全球消费者需求,产品的快速更替和推陈出新显得越来越重要。传统的“经验+实验”方法成本高、周期长,因此,需要开发电冰箱虚拟产品系统设计与开发的模拟工具,来代替传统的设计方法,以提高制冷系统和部件设计过程效率和速度。项目首先对电冰箱各部件建立仿真模型,针对冰箱箱体采用Z-传递法来仿真箱体的动态热负荷特性,并提出多箱体复杂连接方式的处理方法;针对换热毛细管,开发近似积分模型来描述毛细管中复杂两相流的换热和压降特性;针对动态仿真快速稳定的要求,开发基于隐式拟合显式计算的制冷剂物性快速计算方法。在冰箱部件模型的基础上,开发了系统控制算法,从而实现了冰箱复杂温度控制策略,并可以对整个冰箱系统进行动态仿真,从而得出冰箱整体性能。电冰箱虚拟产品系统设计与开发的模拟工具,可以对当今所有直冷式,间冷式和混合冷却方式的复杂箱体结构的电冰箱进行动态仿真和性能预测,同时用户可以在此基础上优化冰箱结构和温度控制策略,从而设计出高效低能耗的电冰箱系统。 暖通百科

国际铜业协会合作项目:小型高效房间空调器优化系列技术研究及在产品设计中的应用。

为了节能和节材,目前房间空调器换热器的设计越来越小型化,换热管的管外径向小管径方向发展。在不改变其它参数的条件下,管径减小会导致制冷剂侧摩擦压降急剧增大,从而致使制冷量下降、压缩机功耗增大和系统的能效比降低。因此,需要对小型空调换热器的流路结构进行优化设计。本项目对制冷剂在小型换热器换热管内的流动换热和压降特性进行实验和理论研究,开发适用于小管径换热管的流动换热和压降关联式;同时,针对小型换热器,开展小管径换热器翅片在干湿工况下的换热和压降特性的实验研究和理论研究,开发适合小管径换热器的翅片结构;系统设计方面,开发针对小径空调器的系统设计软件,软件中换热器的制冷剂侧与空气侧的换热和压降分别采用小管径换热管和小管径翅片的换热和压降的研究所开发的关联式;对不同管排数、流路、片型结构和片距的换热器和不同能效的压缩机进行组合优化设计,从而得出不同能力和能效要求的小型高效空调器。 暖通在线

国家级项目4项

含油纳米制冷剂沸腾中零维和一维纳米粉体的迁移机制及定量描述 国家自然科学基金项目(No. 50976065) 2010.1~2012.12全额拨款 进行中

制冷工质跨临界范围全显式可逆型快速稳定计算方法 国家自然科学基金项目(No. 50576053) 2006.1~2008.12 全额拨款 已完成 暖通空调zaixian

制冷系统智能仿真 973项目子课题 (No. 2000026309) 2000.9~2005.9 全额拨款 已完成

环保节能空调器技术研究与应用开发-分析评价与优化设计软件 国家技术创新项目 (No. 02BK278) 2003.1~2004.12全额拨款 已完成 nuantongkongtiaozaixian

省部级项目10项

节流短管在空调中应用特性研究 – 串并联节流短管与双向节流短管流量特性的模拟 (广东)省部产学研结合项目 (No. 2008B090500030) 2008.11~2009.10 全额拨款 已完成

短管节流新技术在空调产业中的应用 – 单个节流短管流量特性的模拟 (广东)省部产学研结合项目 (No. 2007CXY001) 2007.11~2008.10 全额拨款 已完成 暖通在线

大型中央空调节能环保关键技术– 空调换热器的仿真与优化设计 (广东)粤港关键领域重点突破项目 (No. 2006Z017) 2006.11~2008.10 全额拨款 已完成

应用纳米技术提高空调器能效 教育部新世纪优秀人才支持计划 (No. NCET-05-0403) 2006.1~2008.12 全额拨款 已完成

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制冷工质的全显式可逆型快速物性计算方法构建 高等学校博士点基金 (No. 20050248019) 2006.1~2008.12 全额拨款 已完成

纳米制冷剂传热沉降特性研究及其在空调器中的应用探索 上海市科技启明星跟踪计划 (No. 05QMH1410) 2005.8~2007.7 全额拨款 已完成

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二氧化碳超临界循环汽车空调装置研究 上海市科技启明星计划 (No. 沪科[99]252号) 1999.9~2002.9 全额拨款 已完成

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异丁烷电冰箱动态仿真与优化 国家教委留学回国人员科研启动基金 (No. 教外司留[97]832号) 1997.9~1999.9 全额拨款 已完成

吸气回热型二氧化碳跨临界循环汽车空调装置研究 国家教委高等学校骨干教师资助计划 (No. 教技司[2000]65号) 2000.1~2001.12 全额拨款 已完成 ehvacr.com

新制冷工质最佳充注量与二相区空泡系数研究 上海高等学校优秀青年教师基金项目 (No. 94QG11) 1994.7~ 1996.12 全额拨款 已完成  暖通-空调-在线

出国进修、讲学情况编辑本段回目录

1996.5 - 1997.7 德国Karlsruhe大学 博士后
2000.1 - 2000.4 德国Karlsruhe大学 客座教授
2004.2 - 2004.4 德国Karlsruhe大学 客座教授
2007.5 - 2007.8 日本东京大学 客座教授

代表性著作编辑本段回目录

专著4本: 暖通在线

丁国良, 欧阳华, 李鸿光 著. 制冷空调装置数字化设计技术. 北京: 中国建筑工业出版社, 2008
丁国良, 张春路. 制冷空调装置智能仿真. 北京: 科学出版社, 2002
丁国良, 张春路. 制冷空调装置仿真与优化. 北京: 科学出版社, 2001
陈芝久, 阙雄才, 丁国良. 制冷系统热动力学. 北京: 机械工业出版社, 1998 暖通空调zaixian

编著与教材7本:

丁国良, 黄东平. 二氧化碳制冷技术. 北京: 化学工业出版社, 2007
丁国良, 张春路, 赵力. 制冷空调新工质-热物理性质的计算方法与实用图表. 上海: 上海交通大学出版社, 2003
王如竹, 丁国良, 吴静怡, 连之伟, 谷波. 制冷原理与技术. 北京: 科学出版社, 2003

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王如竹, 丁国良. 制冷空调新技术进展(2003). 上海: 上海交通大学出版社, 2003
王如竹,丁国良 编著. 最新制冷空调技术 . 北京: 科学出版社, 2002
王如竹,丁国良. 制冷空调新技术进展(2001). 上海: 上海交通大学出版社, 2001
郑贤德, 陈光明, 丁国良, 何国庚 编. 制冷原理与装置(第二版). 北京: 机械工业出版社, 2008 版权为ehvacr.com

代表性论文

二、第一作者在科学通报(Chinese Science Bulletin)的论文
1A)丁国良. 制冷空调装置的计算机仿真技术. 科学通报, 2006, 51 (9): 998-1010.
1B)Guoliang DING. Simulation technology for refrigeration and air conditioning appliances. Chinese Science Bulletin, 2006, 51(16): 1913-1928 版权为ehvacr.com
2A)丁国良, 张春路, 詹涛, 李灏. 制冷压缩机热力计算的复合模糊模型. 科学通报, 2000, 45(6): 660-663.
2B)Ding Guoliang, Zhang Chunlu, Zhan Tao, Li Hao. Compound fuzzy model for thermal performance of refrigeration compressors. Chinese Science Bulletin, 2000, 45(14): 1319-1322

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3A)丁国良,张春路,李灏,陈芝久. 毛细管内流动的近似分析模型. 科学通报, 43(23), 1998: 2506-2508
3B) Ding Guoliang, Zhang Chunlu, Li Hao, Chen Zhijiu. An approximate analytic model for flow through capillary tubes. 4B)Chinese Science Bulletin,Vol.44, No.7, 1999:668-670
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4A)丁国良,张春路,陈芝久. 空调动态负荷计算方法的状态空间重构. 科学通报, 1996, 41 (23): 2198-2200.
4B)DING Guoliang. ZHANG Chunlu, CHEN Zhijiu. State space reconstruction of classic methods in air-conditioning dynamic load calculation. Chinese Science Bulletin, 1996, 41(21): 1843-1846 暖通-空调-在线

三、第一作者的主要中文核心期刊论文

丁国良, 彭浩, 姜未汀, 胡海涛, 高屹峰. 润滑油对纳米颗粒在纳米制冷剂相变过程中迁移的影响. 工程热物理学报, 2009, 30(2): 195-198.
丁国良, 吴志刚. 覆盖亚临界到临界区的制冷工质物性快速算法. 工程热物理学报, 2007, 28(增刊1): 61-64.
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丁国良, 姜未汀, 王凯建, 高屹峰. 基于团聚理论的纳米制冷剂导热系数预测方法. 工程热物理学报, 2007, 28 (6): 916-918.
丁国良, 胡俊伟. 导流罩对空调器室外机噪声的影响. 机械工程学报, 2006, 42(3): 136-141.
丁国良, 伏龙. 风冷式冰水机组实现全年供冷的制冷剂流量与风量控制策略. 上海交通大学学报, 2004(10): 1673-1676, 1681. www.ehvacr.com
丁国良, 张春路, 卢智利, 沈宇纲. 家用冰箱部件模型的分析与建模思想. 系统仿真学报, 2003, 15(2): 173-175, 178.
丁国良, 张春路, 卢智利, 沈宇纲. 家用冰箱动态特性仿真. 系统仿真学报, 2003, 15(3): 450-452.
丁国良, 张春路, 刘浩. 整体式翅片管换热器的精度自校正模型. 机械工程学报, 2003, 39(6): 53-57.
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丁国良, 张春路, 刘浩. 结合人工神经网络的翅片管式冷凝器快速仿真模型. 工程热物理学报, 2002, 23(1): 75-78.
丁国良, 张春路, 李灏. 模型降阶法计算墙体Z传递函数. 暖通空调, 2002, 32(3): 90-92.
丁国良, 伏龙, 苏祖坚, 张春路. 螺杆机组动态仿真(一): 开机过程. 工程热物理学报, 2002, 32 (增刊): 29-32. 暖通空调在线
丁国良, 张春路, 詹涛. 结合神经网络的换热器积分近似模型. 工程热物理学报, 2002, 23(6): 736-738.
丁国良, 黄冬平, 张春路. 跨临界二氧化碳汽车空调稳态仿真. 工程热物理学报, 2001, 22(3): 272-274.
丁国良, 张春路, 孙庆, 沈建, 伍凯, 郭卫东, 顾中华. 面向企业应用的窗式空调器仿真技术. 制冷学报, 2001, (2): 56-60.

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丁国良, 张春路. 基于模型的制冷系统智能化仿真研究. 工程热物理学报, 2001, 22(5): 552-554.
丁国良, 黄冬平, 张春路. 跨临界二氧化碳汽车空调特性分析. 制冷学报, 2001, (3): 17-23.
丁国良, 张春路, 刘浩. 基于模型和神经网络的绝热毛细管快速仿真方法. 工程热物理学报, 2000, 21(2): 134-137.

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丁国良,黄冬平,张春路, 陈江平, 陈芝久. 跨临界循环二氧化碳汽车空调研究进展. 制冷学报, 2000, (2): 7-13.
丁国良, 张春路, 詹涛. 制冷压缩机热力性能的模糊建模方法. 上海交通大学学报 , 2000, 34(9): 1298-1300.
丁国良, 张春路, 李灏, 陈芝久. 毛细管的通用积分模型. 工程热物理学报, 1999, 20(2): 216-219.
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丁国良, 张春路, 李灏. 神经网络在空调器仿真中的应用研究. 制冷学报, 1999, (2): 31-37.
丁国良, 张春路, 李灏. 制冷系统仿真中定量参数的神经网络辨识. 上海交通大学学报 , 1999, 33(8): 939-941.
丁国良, 张春路, 李灏, 陈芝久. 分体式家用空调器动态仿真. 上海交通大学学报, 1999, 33(3): 262-264. nuantongkongtiaozaixian
丁国良, 李灏, 陈江平, 张春路, 陈芝久. 制冷压缩机热力性能的神经网络模拟. 上海交通大学学报, 1999, 33(3): 265-267.
丁国良, 张春路. 反应系数与传递系数的合成及室温计算. 暖通空调, 1999, 29(5): 67-68.

主要科技贡献及成果等

 1. 科技贡献及成果概述 暖通-空调-在线


为提供制冷空调装置节能减排所需要的优化设计方法,申请人长期坚持制冷系统仿真优化的研究方向,开展了制冷系统的热力学与热质传递、建模与数值计算方法研究;提出了反映制冷系统中各热力参数间定量耦合关系的、相变流体强非线性环节与非相变大热容环节分列层次的建模方法与解耦算法,模型与人工智能一体化的制冷系统智能仿真方法,基于图论的制冷系统通用化描述和算法自动生成方法。形成的制冷系统仿真优化技术已用于国内外制冷空调领军企业的大批量产品的节能优化设计。 暖通-空调-在线

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发表SCI 收录国际期刊论文60篇;SCI 他引77次;出版专著4本、编著与教材7本;中文论著他引1061次。获得中国发明专利授权28项和日本发明专利授权1项,并有5项专利转让给日本和中国国内企业。获得省部级科技进步二等奖5项、三等奖1项。

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2. 主要科技贡献及成果

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(1) 提出了可以反映制冷系统中各热力参数间定量耦合关系的、相变流体强非线性环节与非相变大热容环节分列层次的建模方法与解耦算法,可实现压缩式制冷系统的性能仿真与优化

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制冷系统的仿真在国际上从1979年开始有论文发表[Dhar M, Soedel W. Transient analysis of a vapor compression refrigeration system, Proc. 15 IIR Conf. Commission B2, Venice, 1979];国内陈芝久教授在1984年开始研究,并在1987年发表了研究论文[陈芝久.新学科“制冷学科热动力学” 初探. 制冷学报, 1987 (4)]。申请人在1987年由陈芝久教授领入这一领域时,国际上对于制冷系统的仿真与优化研究还不完善。申请人作为国内最早进入这一领域的研究者之一,从部件到系统进行建模与算法研究,并根据计算机的发展、制冷产品类型的变化、国际上对制冷系统节能与环保要求的进展,提出了较为完整的制冷系统仿真与优化方法,以满足不同的压缩式制冷装置的优化设计要求。 暖通在线


申请人提出了可以反映部件间热力参数定量耦合关系的、相变流体强非线性环节与非相变大热容环节分列层次的建模方法与解耦算法,将动态特性准确反映与稳态化处理相结合、分布参数特性准确反映与集中参数处理相结合,以使得保证模型准确度的同时,可在现有计算机硬件水平下达到可接受的计算速度。对于节流元件毛细管,针对模型中描述相变制冷剂从亚临界到临界点流动的强非线性偏微分方程求解的困难,通过寻求流动中的制冷剂压力与比容的近似关系式,获得足够精度和适用范围的近似解析解;针对制冷系统换热器中的制冷剂流动部分与换热器固体结构部分、传热环节与压力传递环节在时间常数上的巨大差异,提出了可兼顾计算精度与速度的动态分区集中参数模型,以及传热与压力预测的解耦算法;针对压缩机流量脉动特性和温度时变特性对于系统性能影响的不同,在模型上对于过高频率的流量脉动作预均化处理;针对制冷装置围护结构大热容对于系统动态特性的强效性、以及自身热物性的弱时变性,提出基于反应系数和传递系数的围护结构动态热传递计算方法,实现在求解的层次上与热物性强时变的制冷剂循环部件的分开处理,使仿真速度有数量级的提高。

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针对热力学状态方程用于制冷工质物性计算时,因隐式表达的物性需要通过迭代求解而有发散的可能,从而影响需大量调用物性计算的制冷系统仿真优化的稳定性的问题,提出了制冷剂物性的隐式拟合显式求解方法,实现了物性计算的绝对稳定和可逆。

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针对与制冷产品特性密切相关的热质传递特性描述的需要,发明了含油制冷剂管内换热特性的快速测量方法,建立了基于混合物性的含油制冷剂管内相变换热与流动特性关联式;提出了模拟制冷装置间歇运行、霉变和盐雾腐蚀工况的加速实验方法,开发了反映这些工况影响的传热与压降关联式;发明了制冷剂质量分布的准在线测量方法,建立了制冷剂分布及最佳充注量计算方法。

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针对探索纳米流体技术用于制冷系统的可能性的需要,申请人提出了纳米粉体在制冷剂中的运动、碰撞、团聚、沉降等微观过程规律的定量描述方法,纳米制冷剂的热导率、电导率、稳定性预测模型,纳米制冷剂的沸腾换热和压降关联式,以及纳米粉体在制冷剂气液相间的迁移模型。

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在系统层次的建模与算法上,申请人提出了制冷系统的参数耦合分析与解耦方法,以及系统合成中的自适应变步长算法。提出将制冷系统中的参数分为自影响参数和互影响参数,按照互影响参数来组合各个部件模型,按照部件时间常数的不同采用不同的时间步长,对于流体侧采用自适应的变步长算法,对于围护结构采用定步长算法,并提出不同时间步长的部件模型在系统仿真中的协调方法。

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创新成果:

研究成果在 “International Journal of Refrigeration” 、“International Journal of Heat and Mass Transfer”、 “Experimental Thermal and Fluid Science” 、“Applied Thermal Engineering”等国际期刊上发表SCI收录论文31篇;

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出版专著《制冷空调装置仿真与优化》(科学出版社, 2001)(已被他引253次);
出版专著《制冷系统热动力学》(机械工业出版社, 1998)(已被他引159次);
出版编著《制冷空调新工质热物理性质的计算方法与实用图表》(上海交通大学出版社,2003)(已被他引48次);

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受国际制冷类权威期刊“International Journal of Refrigeration”主编Auracher邀请在”该期刊上撰写关于制冷系统仿真的综述性论文 “Ding G.L., 2007. Recent developments in simulation techniques for vapour-compression refrigeration system. International Journal of Refrigeration, 30: 1119-1133” ,该论文发表后列入International Journal of Refrigeration 2007年7-9月Top 25 Hottest Articles的第1名,已被SCI他引6次(http://top25.sciencedirect.com/subject/engineering/12/ journal/international- journal-of-refrigeration/01407007/archive/13/,详见附件); 暖通空调在线
关于纳米制冷工质流动沸腾传热的论文“Peng H, Ding G L, Jiang W T, et al., 2009. Heat transfer characteristics of refrigerant-based nanofluid flow boiling inside a horizontal smooth tube. International Journal of Refrigeration, 32: 1259-1270” 列入International Journal of Refrigeration 2009年7-9月Top 25 Hottest Articles的第7名(http://top25.sciencedirect.com/subject/engineering/12 /journal/international-journal-of -refrigeration/01407007/archive/23/,详见附件); 暖通在线


获得中国发明专利授权15项,其中转让专利3项; 暖通-空调-在线


获得中国软件著作权证书5项;

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“变环境参数条件下汽车空调系统动态特性研究”获教育部科技进步三等奖(1999);
“制冷装置置(电冰箱)匹配特性研究”获上海市科技进步二等奖(1997);
“制冷装置动态分布参数特性研究”获国家教委科技进步二等奖(1991)。

(2) 提出了模型与人工智能一体化的制冷系统智能仿真方法,可通过对热质传递模型的误差作出自动校正来实现仿真精度的提高

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完全基于数学模型的制冷系统仿真中遇到精度难以提高的问题,这是因为仿真中需要用到较多的热质传递关联式,每个关联式的不确定度叠加会导致整个系统仿真的精度较差。根据仿真结果与实验结果的比较来调整热质传递关联式是提高精度的有效途径,但对于没有自学习功能的数值仿真来说需要通过修改程序来实现,造成使用的不便。人工智能技术具有自学习功能,但单纯的人工智能方法对于包含非线性环节的制冷系统来讲泛化性较差。针对数值仿真与人工智能的各自特点,申请人提出了模型与人工智能一体化的制冷系统智能仿真方法,其核心思想是将经典的数学模型与现代人工智能技术结合起来,在一定条件下发挥各自的长处,弥补双方的不足。 Ehvacr


申请人提出了制冷系统数学模型与人工智能技术的多种结合方式,按照模型与人工智能一体化的要求重构了制冷系统的各个部件与系统的数学模型,并建立了各个部件的智能模型。对于压缩机,提出了模型与神经网络的串联方式、模型与神经网络融合的方式、理论模型与模糊模型相结合的复合模型。对于毛细管,提出了较分布参数模型更为简化的理论模型以提高速度,用神经网络来修正分布参数模型与简化模型之间的差异,从而获得速度与精度均较高的复合模型。对于换热器,将实际的三维基础模型简化为一维模型,通过两个层次的神经网络,分别来弥补一维模型与原三维模型的计算精度差异,以及弥补模型与实验结果之间的差异,从而同时提高计算的速度与精度。针对制冷系统仿真中牵涉到的可调热力参数过多且相互之间关联的问题,提出了寻找关键调整参数组的方法,并在这些热力参数组成的向量空间中进行调整来实现精度的自动提高。 ehvacr.com
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为了减少制冷系统优化中仿真的调用次数以提高优化速度,申请人提出了基于知识及遗传退火混合算法的优化方法,通过将制冷领域专业知识的引入,缩小了制冷系统优化中参数调整的范围,从而提高了优化的效率和可靠性。
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创新成果: 暖通在线


研究成果在“International Journal of Refrigeration”、“International Journal of Thermal Sciences”、“HVAC&R Research”等国际期刊上发表SCI收录论文13篇;
出版了专著《制冷空调装置智能仿真》(科学出版社, 2002)。(已被他引124次);
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获得中国发明专利授权3项,其中转让专利1项; www.ehvacr.com


获得中国软件著作权证书3项; 暖通空调zaixian


“房间空调器智能化仿真技术”获上海市科技进步二等奖(2003);
“基于复杂工况的冷藏集装箱海上运输安全与节能关键技术”获教育部科技进步二等奖(2008)。

(3) 提出了基于图论的制冷系统通用化描述和算法生成方法,可实现在同一个仿真平台上对多种热力循环方式与结构形式的制冷系统的仿真

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为满足制冷系统仿真优化软件易用的需要,首先从软件实现的角度,需要解决多样性的制冷系统循环方式、部件结构形式描述需求与软件界面简化需求之间的矛盾;从方法的角度,需要解决多样性产品结构特征的提取与分类及其数学描述问题。为了实现对于不同制冷循环设备的通用描述,申请人提出采用有向压焓图区分不同的循环方式,该图中每个状态点之间的过程用不同数字表示,即将整个制冷循环表示成多个结点相互连接的有向图;对于复杂结构的翅片管换热器的描述,提出了由表示单根管的“顶”和表示换热管连接关系的“边”组成的有向图,其中边是有方向性,表示制冷剂的连接方式;提出将不同的有向图均转化为相应的邻接矩阵,以实现与底层数学模型的对接。 暖通百科
为满足制冷系统仿真优化软件易用的需要,还需要从数学角度上,解决算法的自动构建问题,即需要设计出一种对各种制冷循环与部件形式能够自动构建仿真算法的方法。申请人提出在制冷系统仿真算法的自动构建上进行系统可解性的自动判断方法、求解顺序的自动确定方法、未知数与独立方程可解性的自动关联方法;其中求解顺序采用图的广度遍历算法,按图的广度遍历顺序调用各个子模型,以及对独立方程是否满足进行判断。对于复杂结构的换热器,提出换热和压降交替迭代的求解方法,对于换热计算采用广度优先的计算路径,对于压降计算采用深度优先的计算路径。 Ehvacr


创新成果:

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研究成果在 “International Journal of Refrigeration” 、“Applied Thermal Engineering”等国际期刊上发表SCI收录论文16篇;
出版专著《制冷空调装置数字化设计技术》(中国建筑工业出版社, 2008);
申请人被2007年第22届国际制冷大会邀请做 “Digital design methods for refrigeration systems” (制冷系统的数字化设计) 的主题报告(keynote speech); Ehvacr
获得中国发明专利授权10项,获得“热交换器仿真方法、仿真程序及仿真器”日本发明专利授权1项,该专利已被转让给日本富士通将军公司,并在该公司的产品设计中得到应用,取得了良好的经济效益;
获得中国软件著作权证书3项;
“基于图论与人工智能的空调热交换器数字化设计技术” 获上海市科技进步二等奖(2009)。 暖通空调在线

3. 社会效益及经济效益 暖通-空调-在线


(1)社会效益

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申请人的研究成果的推广和应用,降低了空调产品开发周期和成本,提高了空调产品的能效,降低了社会能耗,减少了铜等原材料的消耗,有利于社会的可持续发展,具有很好的社会效益。研究成果的成功应用,提高了国内空调和铜管企业的自主研发能力和核心竞争力,增加了国产空调产品在国际市场的市场份额,同时带动相关产业的发展。不仅使我国在制冷空调仿真优化领域达到了国际先进水平并有自己的创新,而且使空调热交换器的设计与优化由经验型向数据型方向发展,促进了国际制冷界的设计方法的现代化。 暖通空调zaixian

(2)经济效益

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申请人的研究成果已用于国内外家用空调、中央空调、汽车空调、换热铜管等生产企业的产品优化设计和新产品开发,现已经处于成熟应用阶段。志高、科龙、申菱、盾安、中宇、加冷松芝等空调生产企业和上海龙阳精密复合铜管有限公司等铜管生产企业,应用本项目的研究成果进行产品优化设计,取得了良好的经济效益。应用和推广该技术后,上述7 家公司所产生的直接累计净增效益包括:累计新增产值31.97亿元、累计新增利润2.23亿元、累计新增税收1.59亿元、累计创收外汇9775万美元、累计节约资金6870万元,同时产品的质量和劳动生产率得到很大的提高。(各公司的经济效益证明详见附件) nuantongkongtiaozaixian


4. 获奖、发明、论著与引用

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4.1 获奖清单(获得省部级科技进步二等奖5项,三等奖1项)
申请人所获科技奖励名称和等级如下所示:
(1) 2009年获上海市科技进步二等奖,第 1 完成人(获奖项目:基于图论与人工智能的空调热交换器数字化设计技术)
(2) 2008年获教育部科技进步二等奖,第 2 完成人(获奖项目:基于复杂工况的冷藏集装箱海上运输安全与节能关键技术)

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(3) 2003年获上海市科技进步二等奖,第 1 完成人(获奖项目:房间空调器智能化仿真技术)
(4) 1999年获教育部科技进步三等奖,第 4 完成人(获奖项目:变环境参数条件下汽车空调系统动态特性研究)
(5) 1997年获上海市科技进步二等奖,第 3 完成人(获奖项目:制冷装置(电冰箱)匹配特性研究) 暖通在线
(6) 1991年获国家教委科技进步二等奖,第 3 完成人(获奖项目:制冷装置动态分布参数特性研究)

申请人所获个人荣誉名称和年份如下表所示:
(1) 2005年获“国务院政府特殊津贴 ”
(2) 2005年入选“教育部新世纪优秀人才支持计划”
(3) 2005年入选“上海市科技启明星跟踪计划”

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(4) 2000年获“霍英东基金会高等学校优秀青年教师(研究类)三等奖”
(5) 2000年入选“教育部骨干教师计划”
(6) 1999年入选“上海市青年科技启明星计划”

4.2 专利清单(中国发明专利授权28项,日本发明专利授权1项)
申请人获中国发明专利授权 28 项,如下所示:

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(1) 丁国良;张春路 跨临界二氧化碳制冷系统节流控制机构 专利号:ZL 03116298.3
(2) 丁国良;卢智利;张春路 旁通双循环冰箱 专利号:ZL 03116027.1
(3) 丁国良;张春路 混合工质单压缩机双循环双温室低温冷冻箱 专利号:ZL 03116151.0
(4) 丁国良;张春路 跨临界二氧化碳制冷系统泄压机构 专利号:ZL 03117078.1 版权为ehvacr.com
(5) 丁国良;张春路 单级压缩冷藏低温箱 专利号:ZL 03116152.9
(6) 丁国良 变风速分体式房间空调器 专利号:ZL 200410053485.7
(7) 丁国良;魏文建;王凯建 制冷剂流动沸腾换热测量回路在线连续注油装置 专利号:ZL 200410017184.9
(8) 丁国良 二氧化碳电冰箱 专利号:ZL 200410016559.X
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(9) 丁国良 管带式房间空调蒸发器  专利号:ZL 200410017004.7
(10) 丁国良 多送风模式安静型分体式房间空调器 专利号:ZL 200410066799.0
(11) 丁国良 提高冷冻能力的双制冷回路冷藏冷冻箱 专利号:ZL 200410016707.8
(12) 丁国良 具有下部送热风功能的柜式热泵型空调器 专利号:ZL 200410015981.3

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(13) 丁国良 近等温差传热三温区电冰箱 专利号:ZL 200410016872.3
(14) 丁国良 二氧化碳柜式热泵型空调器 专利号:ZL 200410016560.2
(15) 丁国良 侧面及后背均布置蒸发器的冷藏箱箱内结构 专利号:ZL 200410016706.3
(16) 丁国良; 马小魁 用液位法和采样法实时测量压缩机油中制冷剂质量的方法 专利号:ZL 200510023449
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(17) 王凯建;丁国良;姜未汀 纳米制冷剂及其气液两相传热压降性能实验装置 专利号:ZL 200510025945.X
(18) 黄冬平;丁国良 CO2蒸汽-固体颗粒制冷系统 专利号:ZL 200510030264.2
(19) 丁国良 制冷系统纳米粒子充注装置 专利号:ZL 200610023228.8
(20) 黄冬平;丁国良 二氧化碳防冻防堵安全阀 专利号:ZL 200610026845.3 www.ehvacr.com
(21) 丁国良 复合能源空调热水器 专利号:ZL 200610027968.9
(22) 丁国良;王凯建;魏文建 测试制冷剂管内流动沸腾换热特性的装置 专利号:ZL 200410017005.1
(23) 丁国良 降温与除湿能力可调的制冷系统 专利号:ZL 200610027969.3
(24) 王凯建;姜未汀;丁国良 采用涡流喷射器的制冷系统 专利号:ZL 200710037894.1 版权为ehvacr.com
(25) 丁国良;汤志远 管束带式换热器 专利号:ZL 200710037491.7
(26) 丁国良;汤志远 圆管平行流换热器 专利号:ZL 200710038598.3
(27) 丁国良 跨临界CO2制冷与转轮除湿组合式空调系统 专利号:ZL 200410066798.6
(28) 丁国良 蒸发器出口制冷剂为大干度二相状态的高效制冷系统 专利号:ZL 200410018477.9 暖通在线

申请人获日本发明专利授权 1 项,如下所示:
(1) 丁国良;张春路;刘建;魏文建 热交换器仿真方法、仿真程序及仿真器 专利号:特许第4329503号

软件著作权清单(11项)
(1) 直冷式冷藏冷冻箱仿真与优化软件 V1.0 证书颁发日期:2003.7.30
(2) R22//R410A物性与理论循环计算软件 V1.0 证书颁发日期:2003.7.30

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(3) R134a/R600a制冷剂物性软件包 证书颁发日期:2003.8.22
(4) 冰箱制冷剂充注量计算软件 V1.0 证书颁发日期:2003.8.22
(5) 冰箱箱体热特性仿真软件 V1.0 证书颁发日期:2003.8.22
(6) 毛细管性能预测软件 V1.0 证书颁发日期:2003.12.15
(7) 制冷压缩机性能仿真软件 V1.0 证书颁发日期:2003.12.15

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(8) 冰箱蒸发器性能仿真软件 V1.0 证书颁发日期:2004.3.22
(9) 冷凝器性能仿真软件 V1.0 证书颁发日期:2004.3.22
(10) 单毛细管直冷式冰箱仿真软件 V1.0 证书颁发日期:2004.3.22
(11) 翅片管式换热器仿真与优化软件 V1.0 证书颁发日期:2008.8.29

(2) EI收录中文论文(66篇) Ehvacr
丁国良, 彭浩, 姜未汀, 胡海涛, 高屹峰. 润滑油对纳米颗粒在纳米制冷剂相变过程中迁移的影响. 工程热物理学报, 2009, 30(2): 195-198
张平, 丁国良, 刘焘, 吴志刚. 换热器管路布置的直接数学描述方法. 上海交通大学学报, 2009, 43(2): 304-307, 313
廖云虎, 丁国良, 林恩新, 黄兴华. 翅片管换热器结霜过饱和模型. 上海交通大学学报, 2008, 42 (3): 399-403. 暖通百科
魏文建, 丁国良, 王凯建. 润滑油的混入对翅片管式空调蒸发器性能影响. 上海交通大学学报, 2008, 42 (3): 430-435
张平, 丁国良. 制冷剂最小回油速度模型及在垂直吸气管设计中的应用. 机械工程学报, 2008, 44 (4): 179-183
张圆明, 丁国良, 马小魁. 干湿工况下波纹翅片管换热器空气侧特性的对比. 机械工程学报, 2008, 44 (9): 209-214 暖通空调zaixian
黄冬平, 丁国良, H. Quack. CO2安全阀排放管道堵塞后融化过程模拟. 化工学报, 2007, 58 (2): 317-321
黄冬平, 丁国良, QUACK Hans. 基于拉格朗日模型的CO2气固两相圆管内突扩流动沉积特性分析. 上海交通大学学报, 2007, 41 (3): 419-423
黄冬平, 丁国良, QUACK Hans. CO2蒸气固体颗粒制冷系统. 上海交通大学学报, 2007, 41 (3): 442-446 暖通百科
汪振策, 丁国良, 胡海涛, 王凯建. R410A混合物在7mm C形光管内蒸发换热特性及关联式. 机械工程学报, 2007, 43 (6): 76-80
吴志刚, 丁国良, 浦晖. 基于知识及遗传退火混合算法的翅片管换热器管路优方法. 化工学报, 2007, 58 (10): 2444-2449
姜未汀, 丁国良, 王凯建, 高屹峰. 一种基于透射比的纳米流体颗粒团聚定量分析方法. 上海交通大学学报, 2007, 41 (10): 1648-1652
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丁国良, 姜未汀, 王凯建, 高屹峰. 基于团聚理论的纳米制冷剂导热系数预测方法. 工程热物理学报, 2007, 28 (6): 916-918
刘建, 丁国良. 以R410A为工质的空调换热器性能仿真与实验. 上海交通大学学报, 2006, 40 (2): 262-266
卢智利, 丁国良. 蒸发器并联双循环冰箱的温度与分时运行控制策略I. 理论分析. 上海交通大学学报, 2006, 40 (2): 267-271 暖通百科
卢智利, 丁国良. 蒸发器并联双循环冰箱的温度与分时运行控制策略II. 实验验证. 上海交通大学学报, 2006, 40 (2): 272-276, 281
姜未汀, 丁国良, 王凯建. 基于Lattice-Boltzmann方法的混合制冷剂粘度计算. 上海交通大学学报, 2006, 40 (2): 335-338
丁国良, 胡俊伟. 导流罩对空调器室外机噪声的影响. 机械工程学报, 2006, 42(3): 136-141 Ehvacr
芮银波, 丁国良, 吴志刚. 翅片管换热器仿真软件精度自适应校正方法. 上海交通大学学报, 2006, 40 (8): 1360-1364
黄冬平, 丁国良, Hans Quack. 高压二氧化碳节流排放堵塞实验. 上海交通大学学报, 2006, 40 (8): 1417-1421
王凯建, 丁国良, 姜未汀. 纳米尺度传热流动显示. 化工学报增刊. 2006, 12 (57): 15-20 www.ehvacr.com
张圆明, 马小魁, 丁国良. R410A分体式空调系统的制冷剂迁移特性. 化工学报增刊. 2006, 12 (57): 146-150
刘建, 魏文建, 丁国良, 王凯建. 对具有复杂流路布置的翅片管换热器的性能仿真与分析. 化工学报, 2005, 56(1): 47-52
余克志, 丁国良, 陈天及. 立式陈列柜空气流动与热湿交换的整体模型. 上海交通大学学报, 2005, 39(1): 220-224 暖通-空调-在线
刘建, 丁国良, 董洪洲, 吴志刚. 面向对象的可视化翅片管换热器自建模仿真系统的总体框架. 系统仿真学报, 2005, 17(4): 775-777, 781
董洪洲, 丁国良, 刘建, 吴志刚. 面向对象的可视化翅片管换热器自建模仿真系统的功能实现. 系统仿真学报, 2005, 17(4): 893-896
刘建, 魏文建, 丁国良, 张春路. 基于图论的通用翅片管换热器仿真模型. 机械工程学报, 2005, 41(6): 233-238

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胡俊伟, 丁国良, 赵力, 张春路. 贯流风机流场模拟与性能分析. 机械工程学报, 2004, 40(4): 62-66
卢智利, 丁国良, 张春路. 双温双控冰箱仿真与应用. 上海交通大学学报, 2004, 38(2): 268-272
赵鹏程, 赵力, 丁国良, 张春路. 地热热泵循环工质的开发及系统匹配. 太阳能学报, 2004, 25(2): 111-215
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胡俊伟, 丁国良, 赵力, 张春路. 贯流风机结构参数及工作特性的关联. 上海交通大学学报, 2004(7): 1156-1160
赵鹏程, 丁国良, 张春路, 赵力. 应用混合工质的地热热泵系统仿真. 太阳能学报, 2004, 25(3): 383-387
胡俊伟, 丁国良. 开缝翅片压降和换热特性的数值模拟. 上海交通大学学报, 2004(10): 1639-1642 暖通空调zaixian
丁国良, 伏龙. 风冷式冰水机组实现全年供冷的制冷剂流量与风量控制策略. 上海交通大学学报, 2004(10): 1673-1676, 1681
卢智利, 丁国良. 二次冷媒无霜电冰箱的理论分析. 上海交通大学学报, 2004(10): 1686-1690
卢智利, 丁国良. 准动态模型的直冷式冰箱系统仿真. 上海交通大学学报, 2004(10): 1691-1694
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胡俊伟, 丁国良, 张春路. 空调器室内机气动噪声模拟. 机械工程学报, 2004, 40(11): 188-192
丁国良, 张春路, 刘浩. 整体式翅片管换热器的精度自校正模型. 机械工程学报, 2003, 39(6): 53-57
伏龙, 丁国良, 张春路, 仲华. 风冷热泵冷热水机组动态过程仿真. 工程热物理学报, 2003, 24(5): 725-729 暖通空调在线
伏龙, 丁国良, 苏祖坚. 螺杆冷水机组稳态仿真. 上海交通大学学报, 2003, 37(7): 1090-1093
黄冬平, 丁国良, 张春路. 不同跨临界二氧化碳制冷循环的性能比较. 上海交通大学学报, 2003, 37(7): 1094-1097
丁国良, 张春路, 刘浩. 结合人工神经网络的翅片管式冷凝器快速仿真模型. 工程热物理学报, 2002, 23(1): 75-78
www.ehvacr.com

张春路, 丁国良. 电冰箱动态负荷传递函数模型. 上海交通大学学报, 2002, 36(2): 188-192
张春路, 丁国良. 基于负荷模型的电冰箱制冷量辨识与分析. 上海交通大学学报, 2002, 36(2): 214-216
黄冬平, 梁贞潜, 丁国良, 张春路. 基于模型的二氧化碳微通道气体冷却器性能分析. 化工学报, 2002, 53 (8): 832-836

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赵力, 丁国良, 张启, 张黎丽. 地热热泵系统负荷调节的理论与试验分析. 机械工程学报, 2002, 38(8):100-104
梁贞潜, 丁国良, 张春路, 黄冬平. 二氧化碳汽车空调器仿真与优化. 上海交通大学学报, 2002, 36(10): 1396-1400
卢智利, 丁国良, 曹家枞. 燃气水加热器用翅片管换热器传热特性的实验. 上海交通大学学报, 2002, 36(10): 1457-1461

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张春路, 丁国良. 制冷系统稳态仿真算法研究, 上海交通大学学报, 2002, 36(11): 1667-1670
赵力, 张启, 丁国良. 一种地热热泵的新型工质实验分析. 太阳能学报, 2002, 23(6): 679-683
张春路, 丁国良, 李灏. 小型制冷压缩机热力计算神经网络方法的改进. 机械工程学报, 2001, 37(1): 75-77 nuantongkongtiaozaixian
丁国良, 黄冬平, 张春路. 跨临界二氧化碳汽车空调稳态仿真. 工程热物理学报, 2001, 22(3): 272-274
沈宇纲, 黄冬平, 张春路, 丁国良. R410A和R407C热力性质简化计算. 上海交通大学学报, 2001, 35(5): 737-740
詹涛, 张春路, 丁国良. 一种改进BP算法在制冷系统仿真中的应用. 上海交通大学学报, 2001, 35(5): 783-786 暖通-空调-在线
张春路, 丁国良. 绝热毛细管近似积分模型的改进. 机械工程学报, 2001, 37(6): 5-9
丁国良, 张春路. 基于模型的制冷系统智能化仿真研究. 工程热物理学报, 2001, 22(5): 552-554
詹涛, 张春路, 王昔林, 丁国良. 基于RBF网络的制冷压缩机热力性能计算. 上海交通大学学报, 2001, 35(8): 1172-1174 版权为ehvacr.com
张春路, 丁国良. 毛细管两级串联节流特性. 上海交通大学学报, 2001, 35(8): 1178-1181
刘浩, 张春路, 丁国良. 基于平均比容人工神经网络辨识的绝热毛细管简化模型. 上海交通大学学报 , 2000, 34(4): 491-494
薛振明, 丁国良, 陈芝久. 热泵型空调器四通换向阀容量的测定及换算. 上海交通大学学报 , 2000, 34(9): 1179-1181 暖通-空调-在线
刘浩, 张春路, 丁国良. 结合人工神经网络的冷凝器稳态分布参数模型. 上海交通大学学报 , 2000, 34(9): 1187-1190
张春路, 丁国良, 李灏. 绝热毛细管性能模拟的平均参数模型. 上海交通大学学报 , 1999, 33(8): 934-938
丁国良, 张春路, 李灏. 制冷系统仿真中定量参数的神经网络辨识. 上海交通大学学报 , 1999, 33(8): 939-941
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张春路,丁国良, 陈芝久. 空调动态负荷变步长计算方法. 上海交通大学学报, 1999, 33(3):251-254
丁国良, 张春路, 李灏, 陈芝久. 分体式家用空调器动态仿真. 上海交通大学学报, 1999, 33(3): 262-264
丁国良, 李灏, 陈江平, 张春路, 陈芝久. 制冷压缩机热力性能的神经网络模拟. 上海交通大学学报, 1999, 33(3): 265-267
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