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北京航空航天大学孙晓峰教授谈“人类发现的两种升力机制及应用现状”

 2016年6月30日,汽车系第174期学术沙龙在汽车研究所301会议室举行,演讲嘉宾是北京航空航天大学孙晓峰教授,演讲题目为“人类发现的两种升力机制及应用现状”。

 人类从诞生伊始就没有停止过像飞鸟一样自由翱翔蓝天的梦想,孙晓峰教授以古希腊传说、《西游记》、明朝万户和莱特兄弟为开篇,谈到人类理解“升力”从“形似”到“神似”的转变。同时期的流体力学专家也在思考同样的问题,孙晓峰教授表示人类迄今共发现的升力机制有两种:第一种是由库塔、茹科夫斯基独立观察得到,现在称为库塔-茹科夫斯基升力机制,其基本物理实质是翼型流动通过满足尾縁附体流动条件获取升力,可获得的升力系数大致在0.6-1.2 之间,几乎目前所有飞行器及广泛应用的叶轮机械都是依据这一原理设计的;第二种升力机制是生物学家研究昆虫飞行发现的“非定常涡升力”机制,其最大升力系数可达8-12,但如何将这一升力机制应用到叶轮机压缩系统仍是一个亟需研究的难题。

 最后,孙晓峰教授给听众讲解了自己在北航开展的关于“非定常涡升力”应用的一些研究工作。孙晓峰教授团队发展了一种运动边界流动问题高精度算法(IB方法),以及在运动边界问题上的验证和应用,发现了Rotor/Stator非定常涡升力干涉机制,并就“通过可控静子利用非定常涡升力的可能性”开展了非常有价值的研究,同时展示了相关的数值计算以及试验结果。

 孙晓峰,北京航空航天大学教授。1988年在北航获博士学位,1994年起任博士生导师。1999年获国家杰出青年基金,2000年任教育部“长江学者”,并任首批“长江学者创新团队”北航学术带头人。在研究方面,他在气动声学波涡相互作用方面做了深入系统性的工作,多种模型被国际同行实验、理论证实和应用;在航空推进系统稳定性方面,建立了叶轮机流动稳定性通用理论,并由此发展了轴流和离心压气机特征值稳定性预测模型。此外,提出了通过壁面边界条件改变,自适应控制叶轮机流动稳定性、气动弹性稳定性,燃烧稳定性的全新途径,并在理论和实验上取得了系列结果;在计算技术方面,发展了模拟运动边界流动问题的谱方法,为快速计算复杂几何边界,运动边界提供了新的谱算法并在流固耦合,气动声学领域得到应用。现任美国Progress in Aeronautics and Astronautics丛书编委,AIAA Journal of Propulsion and Power顾问编委, 科技部“973项目”首席科学家,《航空学报》中文、英文版主编。

 本次学术沙龙由汽车系危银涛教授主持,吸引了近100余名教师和研究生参加。在提问环节,听众和孙晓峰教授就航空发动机叶片可靠性、CFD数值模拟计算方法以及关于“非对称涡升力”应用的试验研究方法和试验结果等问题进行了交流讨论。