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王仁力学讲座 | 姜宗林研究员介绍高超声速复现风洞理论、技术及其应用

2017-11-03  248


2017年10月13日,工学院力学与工程科学系新一期“王仁力学讲座”邀请到中国力学学会激波与激波管专业委员会主任、中科院力学研究所研究员、力学系系友姜宗林先生作为主讲人。讲座由北京大学工学院力学与工程科学系副系主任肖左利研究员主持。北京大学工学院陈耀松、李存标蔡庆东史一蓬、陈军、刘谋斌韦小丁杨延涛等老师及百余名研究生一起出席了讲座。此外,兄弟高校的多位学者和学生也前来听讲。


姜宗林研究员作报告

风洞实验一直是新型飞行器研制的基本手段,一代风洞决定了一代飞行器的研制水平,代表一个国家的战略发展能力。高超声速飞行器的风洞实验需要模拟热化学反应与燃烧过程,突破了传统气动实验相似模拟原则,是高超声速风洞实验技术领域六十年来久攻未破的世界难题,复现飞行条件下的风洞实验成为数据可靠性的基础。姜宗林研究员以《高超声速复现风洞理论、技术与应用》为题目,阐述了他们高超声速流动方面的研究进展。

报告开始,姜宗林研究员首先回忆了在北大力学系的学习与工作经历,他表示力学系自由的学术氛围、注重理论基础教学对日后自己的科研工作有着深远影响,同时对恩师陈耀松老师表示感谢。

随后,姜宗林研究员从1903年首架飞机试航成功直至目前高超声速飞行器(7200km/h)研发,“宇航拉动社会进步、速度改变人类生活”的作用讲起,对高超声速飞行技术发展的革命性、战略性意义与作用进行了介绍。而后姜宗林通过“风洞的概念”、“风洞的作用”、“风洞设计的关键点”对风洞技术的相关内容进行了解释。并对高超声速热化学反应气体流动实验,对化学反应机制、化学反应条件、化学反应尺度、超声速燃烧以及所需关键参数的复现需求进行了详细介绍。继而对蓄热风洞、电弧风洞、燃烧风洞、激波风洞在纯净空气、总温总压、全尺度、实验时间方面的模拟能力进行了优劣势比较。通过以上内容,姜宗林研究员对阐述了“JF12复现风洞研制背景”、“高超声速飞行技术发展与困境”。


报告吸引了众多师生到场

针对复现风洞理论与技术,姜宗林研究员分别详细介绍了“反向爆轰驱动方法”、“能量多级放大直接起爆技术”、“双临界膜片技术”“爆轰驱动激波风洞缝合运行条件”等方面的物理问题、技术原理及创新技术。通过图文结合的方式,对气动热试验测量的问题、热点偶设计新概念、验证飞行试验发现的气动热异常现象;对气动力试验测量的问题、气动力测量技术设计新概念、揭示验证真实气体效应对气动力的影响进行了详细介绍。应用以上测量技术,姜宗林研究员结合相关实验研究,从“高超声速边界层物理”、“高超声速边界层实验研究可行性探索”等方面对“复现风洞试验研究与思考”进行了详细阐述。最后介绍了高超声速复现风洞面临的机遇和挑战。

从“为什么要做”、”国家需求背景”、“解决了哪些关键技术问题”、“怎么面向学科前沿问题”等几个方面,该报告系统介绍了爆轰驱动高超声速复现风洞理论、复现风洞技术体系和JF12复现风洞实验研究。复现风洞技术体系由三个方面构成:(1)大功率激波风洞爆轰驱动技术利用爆轰燃烧大功率释放化学能的优势,变革了国际主流的机械能驱动模式,驱动能力量级提升。(2)长实验时间激波风洞技术使得JF12复现风洞的实验时间相对于高焓风洞成倍增加。(3)基于JF12复现风洞的先进测量技术大幅度提升了高超声速试验数据的可靠性。JF12复现风洞已成功应用于国家重大专项多个型号的系列气动力/热试验和重大特种试验,发挥了不可替代的作用。姜宗林研究员及其团队的复现风洞引领了国际高超声速风洞技术的发展,得到了国际激波学会(ISWI)和美国宇航学会(AIAA)等权威学术机构的高度评价,并获得2016年度的美国航空航天学会地面试验奖(AIAA Ground Testing Award for 2016)。

讲座结束后,在场师生向姜宗林研究员提问,就报告相关内容进行了热烈的交流和讨论。最后,力学与工程科学系副系主任肖左利研究员向姜宗林研究员赠送了带有“王仁力学讲座”LOGO的特制纪念品,表示纪念和谢意。


肖左利研究员向姜宗林研究员赠送“王仁力学讲座”纪念品

 

新闻小贴士


1.    报告人简介:
姜宗林,中科院力学研究所研究员。1993年获北京大学理学博士,曾任北京大学力学系副教授。现任中国力学学会激波与激波管专业委员会主任、AIAA 燃烧与推进委员会委员、国际激波学会副理事长、AIAA副会士、SSWR会士。姜宗林研究员构建了复现风洞理论与技术体系;发展了风洞试验数据多空间相关理论与关联方法;提出了激波数值振荡频散控制稳定性理论。在高超声速高温气体动力学领域取得了杰出成就,获得2016年度美国航空航天学会地面试验奖、国家技术发明二等奖、中国科学院杰出科技成就奖和2014首届中国力学科技进步一等奖,发表期刊论文170多篇。

2.王仁力学讲座:
王仁先生是我国著名的力学家、地球动力学家和教育家,为我国塑性力学和地球构造动力学的发展做出了奠基性和开拓性贡献,其相关研究成果在国内外产生了很大影响,是我国将力学与地质学、地球物理学相结合的先驱。
为了纪念王仁先生,将他的学术思想发扬光大,经王仁先生家属同意,北京大学工学院力学与工程科学系决定设立"王仁力学讲座",诚邀国内外在力学领域及力学相关的自然科学与工程科学领域取得卓越成就的知名学者来访,同北大师生分享上述领域的前沿及热点问题,激发学生的研究兴趣,促进多学科交叉融合。
"王仁力学讲座"已被列为北京大学工学院力学与工程科学系研究生必修课,将为力学系师生及力学界同仁提供一个"思想自由、兼容并包"的学术交流平台。