内流气动力学基础

课程编码：082500M01009H 英文名称：Aerodynamics Fundamentals in Internal Flow 课时：72 学分：4.00 课程属性：一级学科核心课 主讲教师：赵庆军等

本课程为航空宇航推进理论与工程学科研究生的专业核心课。本课程陈述内流气动力学的基本概念、基本理论和在航空发动机和临近空间高速动力中的应用情况，包括流动的基本方程及流体运动分析，膨胀波、激波和边界层分离，进气道、尾喷管、压气机和涡轮的内部流动，进气道/压气机的匹配流动，涡轮/尾喷管的匹配流动。通过本课程的学习使学生掌握内流气动力学的理论体系和分析方法，了解内流激波、膨胀波、旋涡和边界层的基本理论，能够运用所学的知识分析航空发动机和临近空间高速动力内流中的气体动力学问题，掌握航空发动机和临近空间高速动力管流部件和叶轮机械内部的气热耦合流动特性，为今后从事相关科研工作储备必要的基础知识。

流体力学、工程热力学、高等数学

第一章 绪论 8学时 赵庆军
第1节 内流气动力学的研究对象、研究方法、发展历程及应用情况
第2节 气体的连续性假设和基本性质
第3节 内流气动力学的研究方法和基本概念
第二章 流动的基本方程及流体运动分析 12学时 赵庆军
第1节 气体流动的基本控制方程
第2节 重要的气动参数和气动函数
第3节 流体微团的运动形态和规律
第4节 无旋流动及其性质
第5节 旋涡运动的基本理论和模型
第三章 膨胀波、激波和边界层分离 10学时 赵庆军
第1节 弱扰动在气流中的传播特性
第2节 膨胀波、微弱压缩波的形成和特点
第3节 激波的形成和激波的传播速度
第4节 激波前后的参数关系
第5节 激波的反射和相交准则
第6节 边界层的概念、控制方程和分离
第7节 激波与边界层的相互作用特性
第四章 一维定常流动 8学时 项效镕
第1节 变截面等熵管流的控制方程
第2节 收缩喷管、拉伐尔喷管和超声速-多喉道管流
第3节 摩擦管流、换热管流，变流量管流
第4节 一般的一维定常管流
第五章 进气道内部流动 8学时 赵庆军
第1节 亚声速进气道的流动特点
第2节 超声速进气道的类型和流动特点
第3节 超声速进气道的起动特性和起动方法
第4节 超声速进气道的典型工作状态及影响因素
第5节 进气道气流畸变的类型和形成机制
第6节 超声速进气道的调节方法
第六章 尾喷管内部流动 6学时 项效镕
第1节 尾喷管的作用和分类
第2节 收敛尾喷管和轴对称收敛-扩张尾喷管的流动特征
第3节 引射尾喷管的流动特性
第4节 轴对称塞式尾喷管的流动特性
第5节 二元尾喷管的流动特性
第6节 尾喷管的调节方法
第七章 压气机内部流动 8学时 赵庆军
第1节 压气机的性能与特性
第2节 压气机基元与基元流动
第3节 压气机子午流动与三维效应
第4节 压气机气动设计
第5节 压气机的气动不稳定性
第八章 涡轮内部流动 8学时 项效镕
第1节 轴流式涡轮的工作原理
第2节 涡轮基元级和涡轮级的基本理论
第3节 多级轴流涡轮
第4节 涡轮特性
第5节 涡轮叶片冷却
第6节 涡轮气动设计
第7节 向心涡轮流动机理及设计
第8节 涡轮内部流动控制技术
第九章 进气道/压气机匹配流动 2学时 赵庆军
第1节 进气道/压气机的流量匹配特性
第2节 进气道出口畸变对压气机性能的影响
第3节 压气机对进气道出口流场畸变的影响
第十章 涡轮/尾喷管匹配流动 2学时 项效镕
第1节 涡轮/尾喷管的流量匹配特性
第2节 涡轮出口气流不均匀对尾喷管内部流动的影响
第3节 尾喷管喉口面积对涡轮性能的影响

赵庆军，中国科学院工程热物理研究所研究员、博士生导师、实验室主任，中国科学院特聘研究员，中国工程热物理学会理事，中国工程热物理学会爆震与新型推进专业委员会委员，《推进技术》、《航空动力学报》、《航空发动机》杂志编委，军委科技委H863-035主题专家组成员，“两机专项”基础科学中心学术委员会委员，中国科学院军用动力能源领域专家组成员。主要从事航空发动机气动热力学研究，发展了基于低熵增激波增压原理的新型压气机设计方法和无导叶对转涡轮设计方法，在高负荷压气机气动设计、稳定性、流动控制以及高性能涡轮气动设计、流动损失机理、进口热斑作用机理等方面开展了基础性研究工作。作为负责人，主持国家863重点项目、基础加强项目、国防科技创新特区重点项目、国防科技卓越青年科学基金项目、国家自然科学基金项目、科学院重点部署项目等10余项，先后获得中科院院长优秀奖、中科院优秀博士学位论文提名奖、中科院卢嘉锡青年人才奖、国家863-705主题先进个人、军队科学技术进步二等奖等奖项。至今已发表各类学术论文百余篇，SCI/EI/ISTP收录60余篇；申请（授权）发明专利近50项。
项效镕，中国科学院工程热物理研究所正高级工程师、硕士生导师，中国科学院“青年创新促进会会员”、“关键技术人才”。主要从事航空发动机整机与部件试验技术及平台研制，发展了新原理发动机核心部件暂冲式短周期与连续式长周期试验测试技术。作为负责人，主持军科委重点项目子课题、“两机”专项基础研究专题、国家自然科学基金青年基金项目、装备预研慧眼项目等8项科研项目，先后获军队科学技术进步二等奖2项、研究所“青年突出贡献奖”1项。至今已发表各类学术论文21篇，授权发明专利12项。