导师团招生|天津大学高速空气动力学研究室-天津大学研究生招生
团队概况
天津大学高速空气动力学研究室隶属于天津大学机械学院,于2018年成立。该团队以原天津大学力学系流体力学二级学科周恒院士团队为班底,一直以来以“理论创新、有用的科研、解决实际工程问题”为研究宗旨,在国内外都享有很高的声誉。研究室研究方向以飞行器边界层流动的转捩机理、转捩预测方法为核心,覆盖包括湍流、流动稳定性与转捩预测,与近空间飞行器有关的有稀薄效应的空气动力学新问题、气动噪声机理、气动光学机理、真实气体效应及热环境等诸多流体力学和空气动力学研究方向。
研究团队是教育部创新团队,目前正在申请基金委的创新团体,具有以下特点:
导师团队成员稳定:由中科院院士、长江学者和国家千人和教授等老中青研究人员组成。
研究方向明确:团队以航空航天技术发展需求为背景,研究以超音速飞行器为应用背景的典型边界层流动的转捩机理与转捩预测方法,目前在气动声学、气动光学和热防护等领域开展研究沈含枫。
在研的重大科研项目包括: 2项国家自然科学基金重点项目、 1项国家重点研发计划、 2项国家重大研究计划培育项目及9项国家自然科学基金面上等国家级项目。
科研经费充足,近两年在研国家级基础科研经费约2000万元。
硬件条件上,团队作为理论及数值研究团队卡图马族,在天津大学新老校区有办公面积千余平米。自有曙光、IBM等Cluster系统,计算核心数两千多个洪文安微博。软件方面,多年来积累了大量的计算方法和求解程序,并且有很好的维护。
研究团队师资力量雄厚,目前有教师共10人。硕士生、博士生共计30余人。
周恒为中国科学院院士,他发展了流动稳定性理论,特别是发现了流行多年的流动稳定性弱非线性理论的根本缺陷并提出了改进方法提出了剪切湍流中的相干结构的较系统的动力学模型提出了一种控制超音速混合层以增强混合的方法,提出并证实了在超音速混合层及边界层流中引入扰动后会导致小激波的出现发现了槽道流及边界层流从层流到湍流的转捩过程中导致流动剖面突变的机理从理论和实践的结合上,解决了二自由度气体动压轴承陀螺马达的自激振荡问题。 1987年获国家自然科学奖二等奖。 2013年获天津市自然科学一等奖。
吴雪松教授在2001-2006年是教育部“ 长江学者” ,2010年入选国家“ 千人计划” 教授, 2011当选AIAA Associate Fellow,是InternationalJournal of Applied Mechanics 和 世 界 上 历 史 最 悠 久 的 学 术 期 刊Philosophical Transactions of the Royal Society of London的编委,长期从事流动稳定性、转捩理论研究,是国际上这一方面的主要专家。吴雪松的研究主要在三个领域:流动稳定性与层流-湍流转捩,气动声学研究,火焰动力学与燃烧不稳定性,在理论等方面做出了一系列创新工作,在流体力学最权威期刊J. Fluid Mech.和Phys. Fluids发表了30多篇论文。
曹伟教授为百篇优秀博士学位论文获得者末日神弓手,洪震南自 1998 年开始从事流动稳定性、转捩问题研究,近年来主要工作包括: 高温真实气体效应对高超声速平板边界层稳定性影响的研究等,空气离解和化学反应流动的转捩及流动传热和热防护等。主持多项国家自然科学基金重大研究计划项目和国家自然科学基金重点和面上项目,负责国家重点研发计划课题研究。
方一红副教授长期从事不可压缩流体的流动稳定性和转捩预测研究,研究主攻方向是采用非线性抛物化稳定性方程( NPSE)研究可压缩混合层流动的稳定性特性和发声机理。
黄章峰副教授获全国秀博士学位论文提名奖,在英国帝国理工访问、合作一年,研究工作集中在超音速边界层的转捩机理和数值模拟技术,主攻方向是横流的流动稳定性和转捩预测,基本流非平行性、扰动非线性流动的稳定性,局部突变对边界层流动稳定性及转捩的影响袁连芳,高性能数值模拟技术。刘佳琪
董明副教授在英国帝国理工访问学者一年, 并获得玛丽居里奖学金, 研究工作为可压缩流动稳定性及湍流(数值模拟和模式理论)、旁路转捩问题。
苏彩虹副教授获全国优秀博士学位论文提名奖桀克奥特曼,研究工作集中在超音速流动稳定性分析与转捩预测。
张永明副教授为英国帝国理工博士后,研究工作集中在全局稳定性、不可压边界层和超音速边界层转捩机理。
刘建新讲师为清华大学博士后,研究工作集中在针对航天飞行器的转捩预测及采用直接数值模拟方法研究高超声速边界层稳定性问题。
陈杰讲师为法国图卢兹大学博士,研究工作集中在临近空间高超声速飞行器局部稀薄效应的刻画参数和相应的计算方法方面。
团队近年来发表SCI论文多篇,专著两本查传倜,在国内承担国家、省部级科研项目多项,承担多项航天单位的相关研究工作。
主要代表性科研成果有:
(1)发现了国外转捩预测的半经验方法的不科学之处韩明浍,提出了改进的方法。结果使得转捩预测对经验数据的依赖大大降低,对转捩实验结果,有了不但定性,而且在定量上也合理的解释。
(2)用数值模拟方法,结合现代应用数学渐近方法,研究了超、亚音速边界的转捩过程和机理,在感受性和转捩机理方面有新的发现如月影二,并提出了相应的数学理论。
(3)发展了基于线性稳定性理论和 PSE(抛物化稳定性方程)方法预测转捩位置的新理论与新方法
(4)分析了传统可压缩湍流模式的缺陷,提出了新的改进模型,并验证了新模型可以更准确地预测气动热。
(5)自主发展了一套较为完整的稳定性、转捩研究计算程序和软件,包括线性稳定性分析程序吴仁竣,抛物化稳定性方程( PSE)和时间模式、空间模式直接数值模拟软件。发展了适用于流动稳定性研究的抛物化直接数值模拟方法。
研究方向
转捩、湍流、化工流体力学、动力机械工程、飞行器设计等
拟开展的工作
根据流动稳定性、层流-湍流转捩研究进展趋势、国家航空航天技术的需要和本团队前期工作基础以及现有能力,计划就下列几个具体工作展开深入研究。
(一) 超音速边界层的转捩过程和转捩预测方法
(1)感受性问题 提出数学理论, 给出耦合系数,并利用DNS来验证其理论结果,将Fedorov的理论推广到钝锥边界层,分析外来扰动与非平行基本流的作用、外来扰动之间的相互作用激发的不稳定波,发现若干新的感受性机理。
(2)非线性演化规律、转捩机理 系统地研究这非线性作用在超音速边界层是否发生,产生何种效应闰猹抄。用 DNS、 PSE 研究由二维和三维波组成的一般形式的扰动(包括波包)的非线性演化,考察快速增长的三维波所具有的特征,来确定非线性作用的形式。根据模态的色散关系,寻找可能发生的非线性作用,发展相应的非线性(临界层)理论,预测扰动非线性演化规律,并和 DNS、 PSE 结果作比较。对不同马赫数下的转捩机理及特征作出一个较清晰、完整的刻画。
(3)转捩预测方法的完善和发展 对转捩预测目前广泛采用的eN方法和PSE做进一步完善和发展,考虑外来扰动(如来流湍流)的特征和感受性机理,将PSE方法推广到包含多个频率或具有连续频谱的波群(包)的非线性演化,将转捩预测方法推广到三维基本流。
(二)超声速、高超声速边界层湍流计算问题
针对工程技术界其它常用的一些模式做研究。或提出改进方法,或提出新的模式。以解决航空航天技术发展中的湍流计算问题。
(三)高温离解气体和化学反应流动的稳定性和转捩、热防护
考虑真实气体效应,分析化学平衡状态和非平衡状态、烧蚀边界层的稳定性和转捩,化学反应混合层的非线性稳定性,为高温离解气体、化学反应流动的失稳、转捩过程和机制提供新的、系统的知识。
(四)气动声学
(1)不稳定波、相干结构的发声机理 (a)射流近场噪音产生机理和特征(b)湍流射流噪音。
(2) 计算气动声学 在本团队所发展的可压缩流动数值模拟技术的基础上,逐步开展计算气动声学研究,与相关理论方法形成配合和互补。研究的重点是“ 声学比拟” 方法不能解决的噪音问题,如,声场-流场反馈耦合以及由此而导致的绝对不稳定性,与机翼增升装置相关的噪音。为设计低噪音飞机提供原理上的指导。
(五)高性能数值模拟技术
进一步研究高性能数值模拟技术及其应用,包括高分辨率、高精度的数值方法、并行计算、适用于复杂边界(如航空飞行器)的非结构网格生成匪风悍气。发展针对气动声学、化学反应流动的数值模拟方法。
(六)考虑局部稀薄效应的高超声速流动针对我国研制临近空间高超声速飞行器所遇到的空气动力学新问题前门23号,研究刻画高超声速流动局部稀薄气体效应的参数,获得稀薄气体效应对流动宏观输运特性的影响规律以及相应的CFD模型,建立高效、准确的模拟涉及局部稀薄效应的高超声速流动的计算方法。
需求生源学科专业
包括但不限于工程力学、热能、动力、飞行器设计、数学、水利、海洋、港口、海船、机械工程、化工机械等相关专业。积极欢迎各类对研究团队研究方向和内容感兴趣并有志从事相关研究的同学接洽咨询报考情况。
申请条件
1.相关需求学科专业本科三年级学生(2019年毕业);
2. 成绩要求
(1)985院校、双一流学校、双一流专业以及2017年教育部学科评估B+及以上,有望或能取得推免资格;
(2)211重点高校,学习成绩优秀,本科期间总评成绩靠前郭铁人,有望或能取得推荐免试资格;
(3)其它双非院校,学习成绩优秀董涛说车,本科期间总评成绩靠前,有望或能取得推免资格者。
(4)985院校、双一流学校、双一流专业以及2017年教育部学科评估B+及以上,成绩优秀,本科期间总评在年级50%以内者等。
3. 具有从事相关领域研究工作的志趣;
4. 英语良好,身体心理健康,符合并通过体检标准望甜。
招收形式
形式一:推免生
(一)985院校、双一流学校、双一流专业以及2017年教育部学科评估B+及以上评价来源
以上院校来源的推免生可以报送相对的天津大学推免生导师团招生团队,走绿色通道获得入学资格。
(二)其它院校推荐生可以参加由机械学院和力学系组织的暑期优秀学生夏令营,获得优秀营员可以获得相应的入学资格袁子皓。
形式二:其它优秀学生
可以参加由机械学院和力学系组织的暑期优秀学生夏令营,获得优秀营员后在报考我团队研究生时获得相应的复试优先录取资格。
联系方式
联系人:曹伟欧子欣,caow@tju.edu.cn 联系时请提供本人自述、个人简历各1份。
非导师团通道同学可以关注天津大学机械学院所组织的暑期夏令营情况。导师团通道同学请务必先与曹伟教授沟通联系后再洽谈相应的事宜。
截止时间
2019年入学的保送走导师团事宜联系截止时间定在7月31日,请务必在此之前取得联系。之后的请邮件咨询是否还可以增录。
图片来源:一只汪
排版编辑:马韶君
责任校对:马韶君
指导老师:贺文杰