叶轮机流动分离基本原理与应用

课程编码：280223085804P3003 英文名称：Principle and Application of Turbomachinery Flow Separation 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业课 主讲教师：张华良等

本课程是主要讲授叶轮机内部分离流动机理与设计方法的基本内容，首先讲授叶轮机内部流动分离和旋涡运动的基本概念和理论，了解流体运动的本质，从涡动力学的角度理解叶轮机械内部流场结构和流动规律，掌握涡动力学分析的基本方法；然后讲授叶轮机气动设计方法，包括一维正反问题设计、二维通流分析、二维叶型正反问题设计、三维正问题优化设计、三维反问题设计等；其次讲授叶轮机流动控制技术，包括边界层流动控制技术、端区二次流控制技术、叶尖泄漏流动控制技术、涡轮状态调节控制技术等。同时讲授压气机与涡轮气动性能试验技术等。
通过课程的讲授和学习，学生应掌握叶轮机流动中的开式分离、闭式分离、涡量、涡系、正反问题设计、流动控制等基本概念；深入理解叶轮机内部流动损失的产生机理，学会基于拓扑学原理的叶轮机内部旋涡模型建立方法；能够独立开展涡轮的一维二维气动设计和三维数值模拟，初步具备单级涡轮设计和数值验证的能力；学习叶轮机内部流动的典型控制技术；了解叶轮机气动性能试验台构成及试验方法。

流动力学、工程热力学

第一章 叶轮机在能源动力装备中应用及技术特点 3学时 尹钊
第1节 叶轮机基本概念与应用
第2节 叶轮机技术特点与发展趋势
第二章 流动分离和旋涡运动基本概念和理论 9学时 张华良
第1节 分离流的基本现象及其流动特性
第2节 流动分离模式
第3节 流动分离定性分析理论
第4节 涡动力学基本原理
第三章 轴流压气机工作原理 5学时 尹钊
第1节 轴流压气机工作原理
第2节 轴流压气机性能特性
第四章 轴流涡轮工作原理 4学时 尹钊
第1节 轴流涡轮工作原理
第2节 涡轮冷却技术
第五章 叶轮机旋涡模型 3学时 张华良
第1节 壁面流谱拓扑结构
第2节 压气机旋涡模型
第3节 涡轮旋涡模型
第六章 叶轮机械流动控制技术 3学时 尹钊
第1节 主动流动控制技术
第2节 被动流动控制技术
第七章 叶轮机气动设计 4学时 尹钊
第1节 轴流压气机气动设计
第2节 轴流涡轮气动设计方法
第八章 叶轮机械内部流场数值模拟简介 2学时 尹钊
第1节 叶轮机械内部流场数值模拟简介
第九章 叶片优化设计方法 2学时 尹钊
第1节 优化基本理论
第2节 典型优化案例分析
第十章 叶轮机气动试验技术 3学时 尹钊
第1节 相似准则与叶栅试验技术
第2节 压气机级试验技术
第3节 涡轮级试验技术
第十一章 开卷考试 2学时 张华良
第1节 开卷考试

张华良，男，中国科学院工程热物理研究所，工学博士，正高级工程师，博士生导师，中国动力工程学会理事，长期从事燃气轮机、航空发动机和压缩空气储能系统的气动热力学基础与型号研究，牵头及重点参与国家及部委项目10余项，担任Aerospace Science and Technology、Thermal Science等国际期刊评审专家，发展了基于拓扑分析的附面层迁移理论方法，建立了高负荷/超高负荷涡轮叶栅漩涡模型。在国内外核心期刊和学术会议上发表学术论文40余篇，其中SCI论文10余篇，申请和授权发明专利20余项。
尹钊，男，中国科学院工程热物理研究所，工学博士，高级工程师，主要从事航空发动机和燃气轮机涡轮气动热力学和总体性能相关基础研究与型号研制。国家自然科学基金、北京市面上基金和多个课题负责人，作为技术骨干参与A**D计划、中科院GF创新基金、中科院知识创新工程等多个项目，发表学术论文20余篇，申请和授权发明和实用新型专利14项，授权软件著作权2项。