摘要：“双碳”目标对能源与动力工程专业的人才培养提出了新的要求。“气体动力学”作为能源与动力工程专业的核心专业基础课程,对于学生整体的专业培养和后续专业课程的学习有着至关重要的作用。将课程思政融入“气体动力学”课程教学中,主要从培养德才兼备的动力、节能和环保领域的高水平人才出发,通过课程建设目标、思政元素设计及课程评价等方面培养能源与动力工程专业学生的爱国主义情怀、创新精神和责任意识,以期将专业知识传授与社会主义核心价值观相融合,达到立德树人的目的。

摘要：为了进一步揭示叶尖小翼对跨声速压气机转子气动性能的影响机理,利用数值模拟方法研究了不同叶尖小翼安装方式对跨声速压气机转子气动性能的影响,并在分析跨声速压气机转子不同转速时的流动失稳机制的基础上探讨了叶尖小翼的扩稳机理.研究结果表明:最大宽度的压力面小翼在100%,80%及60%设计转速下分别使得跨声速压气机转子失速裕度增加8.1%,17.4%和7.1%.100%及80%设计转速时,转子叶尖区激波/叶尖泄漏涡干涉及泄漏涡破裂后产生的阻塞区是影响跨声速压气机转子内部流动失稳的关键因素.压力面小翼的扩稳机制在于降低了叶尖泄漏流强度,减弱了激波/叶尖泄漏涡干涉的强度,减小了叶尖泄漏涡破裂后产生的阻塞区.60%设计转速时,转子叶片吸力面气动过载导致的大面积的分离流动是诱发该跨声速压气机转子失稳的主要机制,此时压力面小翼的扩稳机制在于降低了转子叶尖来流的等效攻角,减弱了转子吸力面附面层三维分离的程度.

摘要：为了揭示叶尖小翼对跨声速风扇转子气动性能的影响机理,采用数值模拟方法研究了跨声速风扇转子NASA Rotor 67附加不同叶尖小翼的气动特性,并在分析不同叶顶间隙时风扇转子失稳机制的基础上探究了叶尖小翼的扩稳机理。研究结果表明:最大宽度的压力面小翼在小间隙、设计间隙和大间隙情况下分别使风扇转子失速裕度提高32%,33.6%和70.6%。小间隙时,转子叶尖泄漏涡和叶片吸力面附面层分离是影响风扇转子失稳的关键因素,设计间隙和大间隙时,叶尖泄漏涡导致的大面积阻塞区是影响风扇转子失稳的关键。三种不同叶顶间隙情况下,压力面小翼的扩稳机制均在于有效降低了转子叶尖泄漏涡强度,减弱了叶尖泄漏涡导致的低轴向速度区流体的阻塞程度。

摘要：以低速轴流压气机转子为研究对象,数值研究了设计转速不同叶顶间隙条件下有/无压力面小翼的压气机转子气动特性。结果表明:随着叶顶间隙尺寸增加,压气机转子气动性能降低。在三种叶顶间隙情况下压力面小翼均使得转子最大静压升系数和效率有所降低,失速裕度分别改善4.32%、8.20%和4.80%。通过与常规转子叶尖区域流场结构的详细对比,对压力面小翼影响转子叶尖端区流动的机理做出解释。

摘要：在验证数值可靠性的基础上,利用商业软件NUMECA对跨声速压气机动叶弯曲造型并进行三维数值模拟.结果表明:叶片弯曲变形改变了型面静压分布、三维激波结构以及通道内旋涡结构.反弯曲改型设计在保证稳定工作范围和总压比的前提下绝热效率得到了提升,其提升效果随着弯高、弯角而变化,最高达1.3%.正弯曲改型设计使得转子气动性能降低,且随着弯高、弯角的增大,其性能恶化趋于严重.反弯曲设计叶顶激波后移且激波强度减弱,叶顶前缘压差的减小使得泄漏流及泄漏涡强度大大降低;相反,正弯曲设计叶顶激波前移激波强度增强,且大的叶顶前缘压差加剧了叶顶泄漏流动及泄漏涡强度.

摘要：为研究人字形微沟槽对高亚声速压气机叶型损失的影响,以高负荷扩压叶栅为研究对象,在低雷诺数(Re)条件下对具有不同几何参数的微沟槽方案进行数值研究。计算结果表明,人字形微沟槽可以在一定范围的低雷诺数下有效降低叶片的叶型损失,提高叶片的扩压能力。人字形微沟槽深度和间距对叶型性能的影响主要体现在Re≥2.5×105时,特定几何的微沟槽方案在增加气流折转角的同时可使叶型损失最大降低8.73%。变进气角特性表明在不大于设计进气角工况下微沟槽具有较为明显的降低叶型损失的效果。人字形微沟槽降低叶型损失的机理在于其使得叶片近壁面湍流掺混程度增加,有效延缓了吸力面边界层的层流分离。

摘要：为了揭示叶尖小翼对离心压气机气动性能的影响机理,采用数值模拟方法研究了NASA低速离心压气机(LSCC)附加不同叶尖小翼的气动特性,并在分析离心叶轮失稳机制的基础上探究了叶尖小翼的扩稳机理。研究结果表明:平顶型小翼对离心压气机性能影响较小,凹槽型小翼均使得压气机效率有所降低。凹槽型压力面小翼方案使得压气机综合稳定裕度增加5.4%,凹槽型吸力面小翼方案使得压气机综合稳定裕度降低9.4%。叶顶间隙泄漏所导致的流动阻塞是影响LSCC叶轮失稳的关键因素。凹槽型压力面小翼方案中叶片前缘处部分叶顶泄漏流体进入叶顶凹槽处形成凹槽涡和叶顶分离涡,减弱了离心叶轮叶顶泄漏涡形成时的强度。

摘要：为了揭示自循环机匣处理对Stage37气动性能的影响机理,利用数值模拟方法研究了不同喷气位置对压气机气动性能的影响。在设计转速时,分析了不同喷气位置的自循环机匣处理装置的叶尖流场,探讨了自循环机匣处理的扩稳机理。数值模拟结果显示:不同喷气位置的自循环机匣处理在略微降低压气机效率的情况下,能够分别扩大2.96%,2.72%,2.83%,2.6%的失速裕度;设计转速时,Stage37中转子叶尖区激波/叶尖泄漏涡相互干涉以及泄漏涡破裂后产生的阻塞区,是影响Stage37压气机内部流动失稳的关键因素。自循环机匣处理的扩稳机制主要在于利用高速喷气抑制叶尖泄漏涡的破碎程度,减小叶尖阻塞区面积,进而提高压气机的失速裕度。

摘要：为解决空天飞机动力问题,提出一种新型带液化空气循环子系统的吸气式-火箭组合循环(ARCC)概念。该组合循环发动机集涡轮、冲压及火箭发动机优点于一身,在吸气式发动机工作过程中通过液化空气循环子系统液化大气中的氧气,存储供氢氧火箭发动机工作时使用,自身携带少量或不带氧化剂,因而经济性较好。为提高液化空气循环子系统液化比,采用多种措施设计一种新型液化空气循环子系统。计算了液化空气循环热力过程和ARCC发动机比冲性能,结果表明:液化空气循环子系统在整个吸气式飞行过程中具有较高液化比;ARCC发动机在不同的飞行条件下都能得到良好比冲特性,经济性好。