航空发动机与燃气轮机传热学

课程编码：180215082502P2002H 英文名称：Heat Transfer in Aero Engine & Gas Turbine 课时：60 学分：3.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：李国庆

本课程为航空宇航推进科学与技术学科研究生的专业核心课。面 向国家两机重大需求，本课程将广义传热学聚焦到高温、高压、高转 速的航空发动机/燃气轮机中，以专业理论为基础，以工程实际为导 向，结合国内外的最新研究成果，对航空发动机/燃气轮机各区域的 典型传热问题进行深入详细的剖析与讲解，对具有工程实用价值的计 算公式和工程处理方法进行系统阐述，力争使学生在理论和工程应用 两方面均得到提升，具备开展相关科研项目的基础理论和专业分析技 能。 本课程要求学生理解并掌握航空发动机/燃气轮机热端部件主要 区域的传热学机理、典型冷却技术及其作用机理，启发学生进行新型 高效冷却结构设计，为全面开展航空发动机/燃气轮机相关研究工作 奠定基础。

传热学、流体力学、工程热力学

第一章 航空发动机/燃气轮机传热学综述 4.0学时 李国庆
第1节 航空发动机的基本介绍
第2节 航空发动机的基本原理
第3节 航空发动机传热研究的主要任务
第4节 航空发动机的空气系统和作用
第5节 热防护的目的、方法和作用
第6节 热防护中的几种主要冷却技术
第7节 分析与讨论
第二章 对流换热理论基础 3.0学时 李国庆
第1节 概述
第2节 边界层理论方程及求解
第3节 湍流基本理论
第4节 典型流动与换热分析
第三章 第三章 高温燃气与叶片的换热 2.0学时 李国庆
第1节 介绍涡轮叶片有关的参数和术语
第2节 涡轮叶片外表面燃气流动特点介绍
第3节 燃气与叶片外表面换热分布特点介绍
第4节 涡轮叶片换热系数的三个方法
第5节 叶片外表面换热系数的预估方法
第6节 边界层厚度分析
第7节 叶片换热系数的准则关系式
第8节 分析与讨论
第四章 发散冷却 7.0学时 李国庆
第1节 概述
第2节 控制方程及求解
第3节 速度与温度分析
第4节 换热分析
第5节 发散冷却特性
第6节 分析与讨论
第五章 冲击冷却 5.0学时 李国庆
第1节 概述
第2节 冲击冷却的控制方程及求解
第3节 冲击冷却实验研究
第4节 冲击冷却换热分析
第5节 分析与讨论
第六章 气膜冷却 6.0学时 李国庆
第1节 概述
第2节 射流基础知识
第3节 气膜冷却控制方程及求解
第4节 不同参数下的气膜冷却特性
第5节 分析与讨论
第七章 叶片外部旋转换热 3.0学时 李国庆
第1节 旋转状态下的控制方程
第2节 叶片通道涡系结构
第3节 气膜出流涡系结构
第4节 不同部位的气膜冷却特性
第5节 分析与讨论
第八章 叶片内部旋转换热 3.0学时 李国庆
第1节 概述
第2节 静止状态控制方程
第3节 旋转状态控制方程
第4节 附加力分析
第5节 叶片内部不同部位的换热特性
第6节 分析与讨论
第九章 课程设计 3.0学时 李国庆
第1节 涡轮叶片冷却结构设计
第十章 盘腔旋转换热 4.0学时 李国庆
第1节 概述
第2节 控制方程
第3节 自由盘流动换热
第4节 无外部供气时转静系的流动换热
第5节 有外部供气时转静系的流动换热
第6节 双旋转盘
第7节 旋转系的盘腔流动换热
第8节 分析与讨论
第十一章 预旋系统 3.0学时 李国庆
第1节 概述
第2节 预旋系统的工作原理
第3节 预旋系统的流动特性
第4节 预旋系统的温降特性
第十二章 密封旋转换热 4.0学时 李国庆
第1节 概述
第2节 篦齿密封工作原理
第3节 篦齿密封评价准则
第4节 篦齿密封结构
第5节 篦齿密封流动换热特性
第6节 轮缘密封工作原理
第7节 轮缘密封流动换热特性
第8节 分析与讨论
第十三章 燃烧室 2.0学时 李国庆
第1节 概述
第2节 燃烧室换热分析
第3节 燃烧室冷却特性
第十四章 空气系统 3.0学时 李国庆
第1节 概述
第2节 空气系统的设计计算步骤
第3节 空气系统流路控制方程及求解
第4节 防冰表面的热流量计算
第十五章 航空发动机传热学实验 2.0学时 李国庆
第1节 传热基本测量
第2节 稳态换热实验
第3节 瞬态换热实验
第4节 旋转换热实验
第5节 传热传质实验
第十六章 课程总结与答疑 1.0学时 李国庆
第1节 课程总结与答疑
第十七章 期末考试 3.0学时 李国庆
第1节 期末考试

研究员，博士生导师。主要从事航空发动机传热学与密封学方面的研究，包括航空发动机热端部件先进冷却技术、宽适应性密封技术、人工智能在涡轮机械中的应用研究等，提出了高效低损梯次冷却布局，发展了智能密封设计方法，建设了国内首座大尺寸、多功能密封旋转换热实验台，开发了基于光纤测温的旋转换热测试技术，揭示了旋转状态下典型结构的流动换热机理，为新型结构的应用做了大量深入的基础性研究工作。作为课题负责人主持了国家自然科学基金、两机专项、重燃专项、修购专项等项目十余项。至今已在国内外学术期刊和会议上发表论文50余篇，SCI/EI/ISTP收录30余篇；申请授权发明专利30余项，获得军队科技进步一等奖等。