英国资助1000万英镑建立国家航空发动机卓越中心
2月5日，英国商业内阁大臣Anna Soubry宣布公私联合资助1000万英镑，依托拉夫堡大学建立一个燃气涡轮发动机燃烧空气动力学国家卓越中心[1]，研发新一代低排放燃气涡轮发动机燃烧系统，加强英国在航空发动机技术的全球领先地位，并致力于构建科学合理的未来人才梯队。产业界合作伙伴包括欧洲最大的航空发动机制造商罗尔斯·罗伊斯公司。中心相关研究工作包括六大研究方向（表1）[2]，以满足欧洲航空研究与创新咨询委员会（ACARE）设定的2020年目标，包括：人均每公里燃油消耗和二氧化碳排放量下降50%；氮氧化物排放量减少80%；可感知噪音减少50%；降低飞机及其相关产品的制造、维修和处理过程对环境的影响程度。
该中心将在已有20多年历史的拉夫堡大学和罗尔斯•罗伊斯公司共建的大学技术中心（UTC）基础上扩建，前期工作已于2015年8月开始，预计将在2018年初完工并投入使用。
表1 英国燃气涡轮发动机燃烧空气动力学国家卓越中心六大研究方向
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研究方向 |
研究内容 |
| 燃烧系统空气动力学 |
对燃烧系统的单个组件及组件之间的相互作用开展空气热力学（aero-thermal）基础过程的实验和模拟研究，包括：稀薄燃烧发动机空气动力学；减少燃烧系统空气动力损失；导流叶片/扩散器和间隙空气动力学；燃料喷射器气流送料及各种冷却特性；新型低排放的燃烧室结构等 |
| 燃烧室与压缩机/涡轮机的相互作用 |
对燃烧系统与相邻的压缩机/涡轮机接口处的空气动力学行为开展实验和计算模拟研究，改进燃烧室结构，以确保燃烧系统性能最佳，实现低排放和低燃油消耗的目标 |
| 燃料喷射器内的气液两相流动 |
对燃气涡轮机燃料喷射器的空气动力学行为和气液两相流体力学机制开展实验和计算模拟研究，包括：对各种喷射器进行下游流场二维和三维粒子成像测速（PIV）；折射率匹配PIV测量喷射器内部气流；采用可变进气歧管（PDA）和平面激光诱导荧光法（PLIF）测量燃料液滴的大小和分布；通过雷诺平均N-S方程（RANS）、非稳态平均N-S方程（uRANS）和大涡模拟（LES）建立最佳的计算流体动力学模型；开展多相的计算流体动力学（CFD）分析模拟，包括一级、二级的解体模型 |
| 航空声学 |
开展一系列的实验和计算建模，研究当前和未来的燃气涡轮发动机相关的航空声学现象，包括：对气流通过风洞、各种类型的声学阻尼网、单个燃料喷射器或燃烧室所产生的各种噪声进行测试；使用多通道声学传感器、PIV、PLIF和热线风速仪进行数据采集；启用新的分析模型的开发和验证，以模拟噪声吸收；开发和验证考虑了声学边界条件的计算流体力学（CFD）方法 |
| 热传导和冷却技术 |
通过实验和计算建模研究，为燃烧室的冷却系统提供设计指导，包括：利用新的制造技术，如激光直接沉积（DLD）开发新型燃烧室积液冷却技术；采用时间平均表面红外测量对不同技术的冷却效果进行评估，并建立相应排名；通过一个小型燃气涡轮发动机，将空气加热到1000 K，再通过相应的冷却系统对空气进行冷却处理，评估推进器排气喷嘴的空气动力学和相关冷却性能 |
| 计算流体力学开发与验证 |
通过CFD建模来支持实验的设计和分析工作，开发新的复合计算模拟技术以准确模拟发动机燃烧系统内复杂空气动力现象，包括：针对发动机不同组件部分的不同空气动力学行为提供相对应的湍流模型；通过大涡模拟（LES）开发燃烧模型描述发生在燃气涡轮发动机燃烧室内的复杂湍流和化学反应现象；利用非稳态雷诺平均N-S方程，帮助理解非稳态热释放和不稳定燃烧 |
（郭楷模）