内流气动力学基础

课程编码：180215082500P1001H 英文名称：Aerodynamics Fundamentals in Internal Flow 课时：60 学分：3.00 课程属性：学科核心课 主讲教师：赵庆军等

本课程是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。本课程共60学时，授课58学时、期末考试2学时。

流体力学、工程热力学、高等数学

第一章 内流气动力学的发展概况及基本知识 6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 赵庆军
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 4学时 隋秀明
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 4学时 隋秀明
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 6学时 隋秀明
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 6学时 隋秀明
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 1学时 隋秀明
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 1学时 隋秀明
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
第十一章 考试 2学时 隋秀明
第1节 考试

1、赵庆军，中科院工程热物理所研究员，博士生导师，实验室主任，研究方向为吸气式发动机气动热力学；中央军委国防科技创新特区重点项目专家组首席科学家、中央军委国防科技创新特区先进动力与推进技术主题专家组专家、军委科技委基础加强计划重点项目首席科学家；中国工程热物理学会理事，《航空动力学报》、《推进技术》、《航空发动机》和《空气动力学学报》编委。
2、隋秀明，中科院工程热物理所高级工程师，硕士导师，研究方向为航空发动机涡轮气动设计、传热分析、冷却等。