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交大密西根学院举办燃汽轮机推进技术国际学术研讨会[图]
[发布时间]: 2017年11月24日
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[责任编辑]: 阮蝶 郑茂

11月19日-20日,燃汽轮机推进技术国际研讨会在上海交通大学密西根学院俞黎明学生中心举行。大会邀请到来自中国航发商用航空发动机有限责任公司、美国匹兹堡大学、普渡大学、德克萨斯大学(艾灵顿分校)、辛辛那提大学、上海交通大学等院校的众多专家学者做特邀报告。大会由交大密西根学院副院长陈谦斌主持。

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交大密西根学院科研副院长李新碗致开幕辞。他围绕密西根学院国际视野、交叉学科、聚焦质量这三大愿景,重点介绍了学院近些年在机械、电子、材料等方面所取得的科研成绩,感谢与会专家就空气动力学及其推进技术进行广泛交流,为中国大飞机发动引擎、航空飞行器提供新思路,实现跨越发展,并预祝研讨会顺利召开。

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中国航发商用航空发动机有限责任公司总经理、中央“千人计划”专家冯锦璋以“商用航空发动机研发中的一些科学问题和挑战”为题做主旨演讲。他向参会者介绍了基于商用发动机的技术发展趋势和要求,以及通过一系列工程设计中的实际问题。他指出,我国目前商用航空发动机距离美国还有三十年的差距,研发过程中面临一系列技术挑战。 当前开展应用性基础研究工作具有广阔前景,大数据、智能化等将对飞机设计能力提升、验证试验简化、商业化过程缩短和成本降低带来极大的机遇。

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普渡大学航空航天学院教授Tom I-P Shih做了题为“燃气轮机热交换在测量、计算和量化方面的挑战”的报告。他指出,提高燃气轮机喷嘴的气体温度从而提高整个燃气轮机的热效率一直是该领域的研究热点之一。在过去的数十年间,尽管喷嘴温度已经得到大幅度提升,但是仍然低于最高温度。 然而由于喷嘴的温度过高,即使最好的燃气轮机材料也会失效,目前可采用将15%-30%的空气混入燃气轮机中从而达到降低材料温度的目的。报告中,Tom Shih对燃气轮机冷却技术做了概述,并指出通过设计结构以大幅降低冷却喷嘴材料温度所面临的机遇和挑战。

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德克萨斯大学艾灵顿分校教授Frank Lu在题为“利用脉冲爆炸发动机和线性发电机产生动力的可行性”的报告中表示,脉冲爆炸发动机因其高的热效率、密实度和能量密度等优势在航空推进和动力产生领域具有广阔的应用前景,然而脉冲爆炸发动机依然存在一些挑战,如实际产生爆炸的困难和可重复的、热脉动气流对结构完整性的影响等。针对这一问题,Frank Lu指出一个相对简单的方案,通过利用脉冲爆炸发动机驱动线性发电机从而产生动力,并详细介绍了在这一研究方向所取得的试验成果和宝贵经验。

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辛辛那提大学航天工程与工程力学教授San-Mou Jeng在题为“先进低排放燃气轮机燃烧”的演讲中,从热点问题“航空燃气涡轮发动机产生的污染物排放量对环境的有害影响”出发,提出了三种可减少氮氧化合物的燃烧概念:低氧预混燃烧(LP)、直接喷射燃烧(LDI)和富油/焠熄/贫油(RQL),并介绍了三种燃烧概念的减排原理以及其在航空发动机领域的最新研究进展。

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上海交通大学机械工程学院教授齐飞进行了题为“同步辐射VUV光电离质谱和激光光谱中燃烧研究的最新进展”的演讲,分享了同步辐射VUV光电离质谱和激光光谱在流动反应器中的热解问题、喷射搅拌反应器中的氧化问题、预混火焰、同向流动扩散火焰和多环芳烃(PAHs)分析等多个燃烧课题中的研究进展,并介绍了上海交通大学开发的激光燃烧诊断系统及其在各种燃烧器中的应用。

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上海交通大学机械工程学院副教授葛冰副在题为“燃气轮机多喷嘴燃烧室的燃烧动力学”演讲中,详细介绍了上海交通大学涡轮机械研究所对多喷嘴燃气轮机燃烧过程中的潜在不稳定驱动机制进行的实验和数值研究。演讲中给出了多喷嘴罐式燃烧器的燃烧不稳定特性、反漩涡和共漩涡阵列。使用锁相平面激光诱导荧光(PLIF)成像来表征在自激下的火焰响应,并利用火焰瑞利指数揭示了多喷嘴火焰燃烧不稳定的触发机理。

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上海交通大学机械工程学院讲席教授王安正进行了题为“航空推进系统 – 从基因工程到系统集成”的演讲,介绍了燃气轮机工程领域中要求最苛刻、最具挑战性、最复杂的产品之一航空推进系统。演讲从高层次出发,全面总结了航空推进系统设计、集成和认证的路线图和过程。 在此次演讲中确定了航空推进系统设计的关键路径,以及新引擎开发所必需的关键技术。

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四川大学匹兹堡学院院长邱民京进行了题为“增强涡轮冷却制造技术”的演讲,指出当今涡轮技术的发展中,开发新颖的内部翼型设计的重要性。演讲介绍了使用最先进的增材制造技术的近表面冷却策略和实现方法,并讨论了各种增强冷却技术,冷却通道中的流动和传热特性。

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上海交通大学密西根学院副教授李冕进行了题为“燃气轮机壳体的概率设计”的演讲。演讲介绍了一项进行中的减少燃气轮机产品主壳体厚度的研究项目进展。研究项目基于边界条件的历史数据,计划使用蒙特卡洛模拟来估计套管的可靠性,建立高斯过程作为有限元分析的替代模型以提高计算效率。报告指出,优化主壳体的厚度可以在可靠性约束下实现经济效益最大化。

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两天的会议还分别设置了两个主题讨论,分别是燃气轮机推进技术和制造技术。相关领域的专家与同行专家、学者和学生们,依据自己多年丰富的经历,从不同角度对两个论题进行了阐述,同时就当前中国相关技术的发展水平、如何实现跨越式发展和弯道超越、当前研究所遇到的瓶颈等时下大家关注的问题进行了激烈讨论。

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此次研讨会由交大密西根学院主办,本次会议的主题聚焦航空发动机在燃烧、热量转换、压缩机、爆震发动机等方面的新的推进技术。会议旨在为国际同行专家提供一个相互交流的平台,让大家分享交流经验、深入探讨当前有关燃气轮机推进技术面临的问题和存在的挑战。

[作者]: 夏彬 
[摄影]: 阮蝶
[供稿单位]: 交大密西根学院
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