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【動力|專業】飛行器動力工程專業噴氣推進方向全方位介紹

發布日期:2022-09-15    作者:     來源:     點擊:

飛行器動力工程專業噴氣推進方向,包含5個小方向:航空推進、流體機械、工程熱物理、熱能工程、數值仿真。

01 航空推進方向

航空推進方向所在的航空推進系以航空發動機為工程背景,承擔着航空宇航推進理論與工程(國家重點學科)、載運工具運用工程學科的建設,承擔本科生部分“飛行器動力工程”教學和人才培養任務。在科學研究方面,主要從事航空發動機總體性能、結構、強度、振動、控制、可靠性、測試試車等方面的研究,擁有航空發動機結構強度振動實驗室、航空發動機控制實驗室和航空發動機陳列室。

主要研究領域:

面向我國自主研制航空發動機的戰略發展需求,圍繞航空發動機結構強度、振動、壽命、可靠性等問題,與氣動熱力學、結構材料和制造工藝等多學科交叉融合,開展高水平基礎、應用基礎研究和共性關鍵技術攻關,聚集和培養優秀科技人才,開展國内外學術交流,在強度與可靠性設計、整機動力學與振動控制、先進材料與智能結構應用等三個研究方向實現基礎理論和技術突破。在研的重大課題(不完全列表)有:

1. 航空發動機轉子及連接結構的穩健性設計

2. 考慮失效相關性的葉-盤轉子可靠性設計及驗證

3. 高溫合金結構複合疲勞非線性應力應變關系和壽命理論

4. 損傷容限設計與評估

5. 控制系統及部件性能建模與聯合仿真方法

02 流體機械方向

流體機械方向所在的流體機械系的前身是葉片機原理教研室(404),成立于1952年建校時期。主要面向航空發動機和燃氣輪機(簡稱兩機)流體問題,涉及葉輪機氣體動力學、葉輪機氣動彈性力學、湍流及旋渦流動、計算流體力學、内流測試技術、氣動聲學、水聲工程、新能源動力及微小型動力等諸學科的研究。葉輪機廣泛應用于航空航天、能源、交通等衆多領域,推動現代動力技術與能源利用的發展。

主要研究領域:

面向國家兩機重大需求,瞄準國際學術前沿,在葉輪機氣動設計技術、葉輪機數值仿真技術、葉輪機内流測試技術、葉輪機非定常綜合氣動擴穩、葉輪機内湍流及湍流模型、葉輪機氣動彈性穩定性與流固耦合、氣動聲學、高超聲速強預冷航空發動機、分布式及混合電推進技術、新概念風力發電、水聲工程等研究方向,開展基礎、應用基礎和關鍵技術應用研究。在大小葉片技術、處理機匣技術、先進實驗測量技術、高保真湍流模拟技術、強預冷發動機技術、噪聲預測及控制方法、航空推進系統穩定性預測及控制方法、壓縮系統非定常耦合流動、新型失速先兆機理等方面取得了突破性進展,部分成果居國際先進乃至國際領先水平,有力支撐了航空發動機型号的發展,先後獲國家級科研成果獎項7項。

   

03 工程熱物理方向

工程熱物理方向所在的工程熱物理系主要以空天動力中的熱問題為工程背景展開教學和研究工作。工程熱物理系的前身是熱工教研室,為我校成立最早的教研室之一,目前擁有1.5級渦輪冷卻實驗台等一系列國内一流、國際先進的高水平實驗研究設備和平台。在教學方面,主導建設和管理的熱工實驗教學中心2009年獲得北京市示範實驗教學中心稱号。在科研方面,本系教師高歌教授曾獲國家技術發明一等獎,陶智教授、丁水汀教授、徐國強教授等曾獲國家科技進步二等獎(2項)等國家級科研獎勵。

主要研究領域:

圍繞空天動力中的熱問題,工程熱物理系從事的研究工作主要包含以下幾個重點方向:

1. 航空發動機高溫部件冷卻及整機熱管理技術;

2. 航空發動機高溫部件人工智能輔助設計;

3. 高超聲速飛行器傳熱燃燒耦合及預冷/發電技術;

4. 分布式飛行器超導動力及熱控制技術;

5. 航空發動機安全性及适航;

6. 多尺度湍流模型及駐渦加力穩燃裝置。

04 熱能工程方向

熱能工程方向所在的熱能工程系面向航空航天和新能源領域,主要開展航空發動機及沖壓發動機相關的燃燒問題及燃燒室設計,以及新型燃料及利用、低排放燃燒等新能源及節能減排領域的人才培養和科研工作。燃燒是航空航天、能源、環保等多個技術挑戰的交叉點,承載着未來技術革新的發展機遇。

主要研究領域:

針對未來航空發動機高性能、高溫升和低排放的要求,從基礎燃燒理論到燃燒室結構設計開展一系列高水平的科研工作,包括燃燒反應動力學、新型燃燒技術、先進燃燒診斷、污染物生成機理、燃油霧化、點火和熄火、火焰穩定、低排放燃燒技術、燃燒與流動耦合等。已研制國内第一台沖壓發動機、第一台固體燃料沖壓發動機、第一台固體火箭-沖壓組合發動機;參與研制國内第一台大型客機發動機的燃燒室設計。發表幾百篇SCI論文,出版8本著作,獲得多項國家級和省部級獎項。

05 數值仿真方向

數值仿真方向所在的數值仿真中心所研究的是在計算機虛拟環境中對航空發動機整體/部件進行高精度、高保真的多學科綜合數值模拟(數值試車)技術,是航空發動機設計和信息技術相互融合的最新成果。其主要目的是利用數值試驗的方法代替或減少部分物理試驗,尤其在設計初期盡早暴露問題、優化方案,從而提高設計質量,減少試驗時間,降低研制費用和風險,縮短研制周期。

 

渦噴/渦扇/渦槳發動機及葉輪機仿真算例

主要研究領域:

在葉輪機氣動和聲學仿真方面,進行風扇、壓氣機、渦輪非定常氣動仿真,民用發動機和超聲速噴流氣動聲學高精度數值仿真;在燃燒仿真方面,對發動機主燃燒室過渡過程進行數值仿真,模拟過渡過程中燃燒室内的各參數的變化,從而為主燃燒室的設計提供參考;在結構強度仿真方面,進行顫振及鳥撞發動機仿真,并開展結構優化,這些工作以航空發動機實際結構作為對象,通過仿真分析明确失效過程及機理,改進設計,為提高發動機結構的安全性和可靠性提供依據。

   

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