2020年10月24日晚20时30分,“空气动力学前沿技术及其应用”学术报告会在腾讯会议平台举行。本期学术报告会主讲人为北京航空航天大学的刘沛清教授,报告会由南非科学院院士、力学技术研究院院长、力学技术研究院首席科学家孙博华教授主持。IMT全体研究生、北京航空航天大学、复旦大学和大连理工大学等多所院校师生参加了本期报告会。
首先,孙博华院士对刘沛清教授百忙之中能应邀来做报告表达了谢意,在一翻亲切的交谈过后,本次报告正式开始。
刘沛清教授先向报告分为以下四个部分,分别是:空气动力学的发展与在飞机设计中的作用、流动控制在增升减阻中的作用、流动控制在抑制分离和旋涡中的作用和流动控制在拟制气动噪声的作用。
刘沛清教授先向我们简要介绍了陆士嘉先生,世界流体力学大师普朗特教授的学生,中国空气动力学学科的创始人。
“身无彩凤双飞翼,心有灵犀一点通”,鸟儿用翅膀飞行,人类用力学原理实现了在蓝天上自由翱翔的理想。飞行的原理可类比于中国的杆秤,当力学条件得到满足时,飞机便可以飞翔。刘沛清教授生动形象地为我们讲解了空气动力学的历史的发展过程,以及理论体系的建立。他强调了空气动力学对现代战斗机、大型客机等的重要推动作用,并向我们简单介绍了空气动力学的三大主要方向:计算空气力学实验空气力学和飞行空气动力学。他用空客A350客机的例子向我们介绍了机翼设计和多学可优化的相关问题。
在第二部分和第三部分中,他向我们介绍了层流与湍流在飞机阻力中所扮演的角色和三种层流流动控制技术:自然层流、表面抽吸气和混合控制,并借用几种著名机型,如Boeing757等的层流控制实验,进一步向我们说明控制层流的重要性。然后他向我们介绍了物面边界层分离现象,用涡流发生器来控制边界层分离。涡流发生器通常布置在机翼前缘、发动机短舱头部、翼梢和尾缘,飞机结构上的一些特殊设计,就是为了避免或者扩散涡流。
在第四部分中,刘沛清教授向我们介绍了气动噪声这一新兴学科,在当今飞机研制过程中,气动噪声几乎成为卡脖子的技术。然后,他向我们简要介绍了一下降噪技术的发展,比如飞机的锯齿形喷口设计就是为了降低喷流噪声。他还指出了气动噪声的本质:依附在湍流脉动上的一种压力波动行为。通过未来的低噪声飞机设计,如SAX-40概念机、NASA的减噪措施等,结束了今天的分享。
最后是提问环节,复旦大学谢锡麟教授也参加了提问互动。针对大家的踊跃提问,刘沛清教授挑选一些主要问题,耐心地做了解答,如飞机起落架的噪声控制等。孙博华院士再次表示热烈感谢并评价说:“这是一次精彩的精神晚餐”。
讲座掠影
主讲人简介:
刘沛清,男,1960年12月30日生,系山西省忻州市人,中共党员。1982年在华北水利水电学院获学士学位,1989年在河海大学获硕士学位,1995年在清华大学获博士学位。1997年至今,在北京航空航天大学流体力学研究所工作;2000年至今,任教育部流体力学实验室责任教授,博士生指导教师;2003年至2012年,任航空科学与工程学院副院长。现任北京航空航天大学陆士嘉实验室(工信部气动声学重点实验室)主任,空气动力学国家级精品课负责人,国家级航空航天实验教学中心主任,国家航空科学技术实验室大型飞机高级人才培训班负责人,中国空气动力学学会第七届理事会理事,第十届流体力学专业委员会工业流体力学专业组组长,《空气动力学学报》、《气体物理》编委。中国空气动力学学科第六届首席科学传播专家。
撰稿人:黄英
校对:刘轩廷