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【动力|专业】飞行器动力工程专业喷气推进方向全方位介绍

发布日期:2022-09-15    作者:     来源:     点击:

飞行器动力工程专业喷气推进方向,包含5个小方向:航空推进、流体机械、工程热物理、热能工程、数值仿真。

01 航空推进方向

航空推进方向所在的航空推进系以航空发动机为工程背景,承担着航空宇航推进理论与工程(国家重点学科)、载运工具运用工程学科的建设,承担本科生部分“飞行器动力工程”教学和人才培养任务。在科学研究方面,主要从事航空发动机总体性能、结构、强度、振动、控制、可靠性、测试试车等方面的研究,拥有航空发动机结构强度振动实验室、航空发动机控制实验室和航空发动机陈列室。

主要研究领域:

面向我国自主研制航空发动机的战略发展需求,围绕航空发动机结构强度、振动、寿命、可靠性等问题,与气动热力学、结构材料和制造工艺等多学科交叉融合,开展高水平基础、应用基础研究和共性关键技术攻关,聚集和培养优秀科技人才,开展国内外学术交流,在强度与可靠性设计、整机动力学与振动控制、先进材料与智能结构应用等三个研究方向实现基础理论和技术突破。在研的重大课题(不完全列表)有:

1. 航空发动机转子及连接结构的稳健性设计

2. 考虑失效相关性的叶-盘转子可靠性设计及验证

3. 高温合金结构复合疲劳非线性应力应变关系和寿命理论

4. 损伤容限设计与评估

5. 控制系统及部件性能建模与联合仿真方法

02 流体机械方向

流体机械方向所在的流体机械系的前身是叶片机原理教研室(404),成立于1952年建校时期。主要面向航空发动机和燃气轮机(简称两机)流体问题,涉及叶轮机气体动力学、叶轮机气动弹性力学、湍流及旋涡流动、计算流体力学、内流测试技术、气动声学、水声工程、新能源动力及微小型动力等诸学科的研究。叶轮机广泛应用于航空航天、能源、交通等众多领域,推动现代动力技术与能源利用的发展。

主要研究领域:

面向国家两机重大需求,瞄准国际学术前沿,在叶轮机气动设计技术、叶轮机数值仿真技术、叶轮机内流测试技术、叶轮机非定常综合气动扩稳、叶轮机内湍流及湍流模型、叶轮机气动弹性稳定性与流固耦合、气动声学、高超声速强预冷航空发动机、分布式及混合电推进技术、新概念风力发电、水声工程等研究方向,开展基础、应用基础和关键技术应用研究。在大小叶片技术、处理机匣技术、先进实验测量技术、高保真湍流模拟技术、强预冷发动机技术、噪声预测及控制方法、航空推进系统稳定性预测及控制方法、压缩系统非定常耦合流动、新型失速先兆机理等方面取得了突破性进展,部分成果居国际先进乃至国际领先水平,有力支撑了航空发动机型号的发展,先后获国家级科研成果奖项7项。

   

03 工程热物理方向

工程热物理方向所在的工程热物理系主要以空天动力中的热问题为工程背景展开教学和研究工作。工程热物理系的前身是热工教研室,为我校成立最早的教研室之一,目前拥有1.5级涡轮冷却实验台等一系列国内一流、国际先进的高水平实验研究设备和平台。在教学方面,主导建设和管理的热工实验教学中心2009年获得北京市示范实验教学中心称号。在科研方面,本系教师高歌教授曾获国家技术发明一等奖,陶智教授、丁水汀教授、徐国强教授等曾获国家科技进步二等奖(2项)等国家级科研奖励。

主要研究领域:

围绕空天动力中的热问题,工程热物理系从事的研究工作主要包含以下几个重点方向:

1. 航空发动机高温部件冷却及整机热管理技术;

2. 航空发动机高温部件人工智能辅助设计;

3. 高超声速飞行器传热燃烧耦合及预冷/发电技术;

4. 分布式飞行器超导动力及热控制技术;

5. 航空发动机安全性及适航;

6. 多尺度湍流模型及驻涡加力稳燃装置。

04 热能工程方向

热能工程方向所在的热能工程系面向航空航天和新能源领域,主要开展航空发动机及冲压发动机相关的燃烧问题及燃烧室设计,以及新型燃料及利用、低排放燃烧等新能源及节能减排领域的人才培养和科研工作。燃烧是航空航天、能源、环保等多个技术挑战的交叉点,承载着未来技术革新的发展机遇。

主要研究领域:

针对未来航空发动机高性能、高温升和低排放的要求,从基础燃烧理论到燃烧室结构设计开展一系列高水平的科研工作,包括燃烧反应动力学、新型燃烧技术、先进燃烧诊断、污染物生成机理、燃油雾化、点火和熄火、火焰稳定、低排放燃烧技术、燃烧与流动耦合等。已研制国内第一台冲压发动机、第一台固体燃料冲压发动机、第一台固体火箭-冲压组合发动机;参与研制国内第一台大型客机发动机的燃烧室设计。发表几百篇SCI论文,出版8本著作,获得多项国家级和省部级奖项。

05 数值仿真方向

数值仿真方向所在的数值仿真中心所研究的是在计算机虚拟环境中对航空发动机整体/部件进行高精度、高保真的多学科综合数值模拟(数值试车)技术,是航空发动机设计和信息技术相互融合的最新成果。其主要目的是利用数值试验的方法代替或减少部分物理试验,尤其在设计初期尽早暴露问题、优化方案,从而提高设计质量,减少试验时间,降低研制费用和风险,缩短研制周期。

 

涡喷/涡扇/涡桨发动机及叶轮机仿真算例

主要研究领域:

在叶轮机气动和声学仿真方面,进行风扇、压气机、涡轮非定常气动仿真,民用发动机和超声速喷流气动声学高精度数值仿真;在燃烧仿真方面,对发动机主燃烧室过渡过程进行数值仿真,模拟过渡过程中燃烧室内的各参数的变化,从而为主燃烧室的设计提供参考;在结构强度仿真方面,进行颤振及鸟撞发动机仿真,并开展结构优化,这些工作以航空发动机实际结构作为对象,通过仿真分析明确失效过程及机理,改进设计,为提高发动机结构的安全性和可靠性提供依据。

   

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