气定声娴——气动声学与非定常流团队

时间：2021-12-13 来源：供浏览：

北航航空发动机研究院的气动声学与非定常流团队主要从事气动声学、叶轮机非定常空气动力学及气动弹性方面的研究工作。团队目前有全职正高职称人员4名，副高3名，中级研究人员1名，博士后1名，博士生20名，硕士研究生21名。其中团队CPI为教育部“长江学者”特聘教授、国家自然科学基金杰出青年科学基金获得者、973计划项目首席科学家孙晓峰教授。

团队承担了国家级项目20余项，包括科技部民口973项目1项（牵头）、国家自然科学基金重大项目1项、工信部“两机”基础研究1项、国家自然科学基金“优青”项目2项。

在支撑行业发展方面，团队与中国航发商用发动机有限责任公司、中国航空发动机研究院、中国航发沈阳发动机设计研究所建立了航空发动机气动声学联合创新中心（UICAA）；团队与中国航发集团建立了整机系统匹配及非定常流支撑团队。在UICAA和支撑团队架构下，先后为国产大涵道比航空发动机、大型运输机和新一代军用航空发动机的噪声控制、燃烧室燃烧不稳定性问题和压气机叶片气动弹性问题提供了有力的技术支撑。

团队成立渊源与背景

气动声学与非定常流团队依托于北航流体与声学工程实验室（Fluid and Acoustic Engineering Laboratory，FAEL），该实验室成立于2000年。2018年8月15日北航航发院成立之际，实验室主要成员转入航发院，并培养和引进了3名研究人员，将团队规模扩大到8人。

为了更好地解决航空发动机在气动声学、气动弹性和流动稳定性等非定常流动和流固耦合问题方面面临的挑战，积极探索企业与高校间的合作新模式，团队于2017年与中国航发集团成立了“航空发动机气动匹配及非定常流分析支撑团队”，并于2019年与中国航发商用发动机有限责任公司、中国航空发动机研究院、中国航发沈阳发动机设计研究所建立了航空发动机气动声学联合创新中心（UICAA）。

研究方向

团队的主要研究方向包括流动稳定性，气动声学，气动弹性和燃烧不稳定性。团队系统地发展了航空发动机噪声预测及控制方法、航空推进系统稳定性预测及控制方法以及燃烧不稳定性理论和控制方法。在计算气动声学及高精度数值模拟方面也发展出独特方法，提出了一种计算运动边界问题的谱方法，在气动声学、气动弹性流固耦合问题中得到应用。此外，在波涡相互作用以及多孔板声阻抗模型方面做了系统性的研究工作，所发展的波涡相互作用模型对国际同类研究有显著影响。

团队现拥有低速大尺寸压气机实验台、风扇实验台、流管实验台、声学风洞和不同尺寸的声学测量阻抗管等先进实验测试平台，并建有大型并行计算中心。

人才培养与人才引进

人才培养

团队多年来一直秉承尊重学生个性与自由探索科研的传统，这一点在团队的研究方向上得到了充分体现。气动声学是一门复杂的学科，涵盖了现代流体力学和高等应用数学等诸多内容，团队在最初开展的气动声学研究基础上，通过多年来师生的共同探索，将研究足迹相继延伸到了流动稳定性、气动弹性和燃烧稳定性等诸多航空发动机领域的关键问题。科学研究上面每前进的微小一步和工程应用上面每取得的点点成功，其背后都是全体团队成员个性发展与自由探索的结果，也是在这样的科研氛围里面，老师与同学们共同成长，实现各自的人生目标。

孟子曾有“三乐”，之一便是“得天下英才而教育之”，一个团队的成功与否还体现在其能否凭借研究成果和研究品味吸引到“天下英才”而“教育之”。在团队里任教的乐已无需多言，值得分享的是学生们的感受：

“读博这几年是人生中一段难忘的经历，老师们不仅在各自的研究领域有所建树，而且都特别乐观和积极，组里的气氛比较开放和自由。”

“我觉得在组里生活非常充实，老师同学实力都很强，感觉非常好。”

“在FAEL，既遇恩师，又逢良友。这里有科研味儿，有生活味儿，有人情味儿。感恩遇见，感谢FAEL。不论何时何地，都会继续走唯实求真的科研路，做朝气蓬勃的FAELer。”

“教研室氛围非常和睦，老师和蔼可亲，师姐师兄师弟师妹都特别好，感恩。”

“一晃5年过去了，时间真快。在FAEL的5年里收获甚多，不仅在学业上有老师和师兄弟的指导和帮助，在生活中也是让我感受到了家的温馨。在这个大家庭中，学术上追求卓越和稳扎稳打，生活上大家在活动中打成一片，玩的甚是欢畅。这里氛围自由，时间有松有紧，可以自由探索感兴趣的问题，学术氛围浓厚，很幸运在这里成长。”

“FAEL有着自由宽松、交叉融合的学术氛围，学生能够凭兴趣自由地学习和探索；导师与学生关系平等、融洽，鼓励学生独立思考、追求卓越，对学生的成长进步尽心尽力、不吝赞赏；团队中的导师是北航最好的老师，学生也是北航最优秀的学生，整体上都非常积极上进、风清气正。永远怀念、感恩这充实、快乐的六年时光！”

“FAEL在我们人生最黄金的年华给了最好的学术和生活环境，留下了深刻的记忆，是我们永远的精神港湾。”

德才兼备，知行合一。这是北航师生广泛认同的做人做事的行为准则，团队的人才培养也同样以此为准绳，崇尚端正的品行与正直的为人，在丰富文化与科学知识的同时坚持追求真理、不断学习和勇于实践的基本理念。“收获自己，收获未来”，团队同学们在读期间均能够取得原创性的科研成果、发表高水平的学术论文以及获得各种各样的学术奖励，毕业后无论是留在高校还是进入企业院所，大部分人都投身到了祖国的航空事业，将学识换做祖国空天未来的同时也实现了自己的人生目标。

人才引进

在人才引进方面，团队有着自己独到的见解。人才引进并不只是意味着多了一个人把现有的项目干完，还要考虑到他/她的未来发展，使其能够具备独立的科研能力，对团队现有的研究方向和架构带来扩充和互补。

团队今年进行了大胆尝试，从英国罗罗UTC引进副研究员一名，其主要研究方向为发动机内流复杂流动的高保真数值模拟和发动机空气系统，希望对团队研究方向进行扩充。在研究工作方面，尊重其研究兴趣，没有直接指派任务，而是给予其自由的战场（“自由探索空间”）和充足的弹药（“科研资源”），使其具备自主战斗力（“独立科研能力”）。在团队氛围方面，鼓励大家积极交流，形成默契。

下面是高锋分享的一些感受：

“我在加入团队前心里开始有些打鼓，这要从一个孙老师自己都不知道的故事讲起：在法国，孙老师被称为Grand Professeur（'大教授'），主要意思是'很难联系到，架子大'。加入团队后，和孙老师接触多了，我感觉到孙老师并不是'大教授'，而是一个'大条、爱忘事、特别忙'的认真的学者。正如上面提到的，团队的各位老师没有给我指派科研任务，而是给了我充分的自由探索空间和科研资源。在遇到问题时都能得到大家及时、热情的帮助。这些使我能够轻松快速的融入到团队中。我也会努力尽快形成自己的战斗力，和大家一起为祖国航发事业而奋斗。”

国际影响力

团队主要研究工作均发表在AIAA系列、ASME系列以及Journal of Fluid Mechanics、Physics of Fluids、Journal of Sound and Vibration、The Journal of the Acoustical Society of America、Journal of Computational Physics、Combustion and Flame等本领域顶级期刊上，出版《气动声学》、《高速叶轮机流动稳定性》、《Fundamentals of Aeroacoustics with Applications to Aeropropulsion Systems》等专著。团队负责人孙晓峰教授2012年和2019年分别受到ICSV19（声学国际三大会议之一）和ISABE（叶轮机领域著名国际会议）邀请在欧洲和澳洲做大会主题报告。此外，2019年和2022年团队分别承办Global Power & Propulsion Society (GPPS)和International Symposium on Unsteady Aerodynamics, Aeroacoustics and Aeroelasticity of Turbomachines(ISUAAAT)2项国际著名学术会议，极大提升我国学者在国际叶轮机领域的学术影响力。

技术攻关

团队牵头承担了国内航空发动机气动声学和非定常流动领域多项重大项目，基础研究和工程应用均取得了一系列实质性进展，相关成果在运20以及606所、624所和商发等多个重点型号上都得到了成功应用。例如：624所某型发动机两级风扇部件研制过程中曾遭遇中低转速裕度不足的问题，团队应用独立发展的SPS机匣处理扩稳技术，实验证实该技术能够在中低转速提升综合裕度6%-8%，实现全部工况裕度达标，并保持系统工作效率不发生改变。