中国工程热物理学会（Chinese?Society?of?Engineering?Thermophysics，缩写为CSET）是由从事工程热物理学科的科技工作者和有关单位自愿结成的全国性、学术性、非营利性社会组织，是中国科学技术协会的组成部分，成立于1978年，办事机构设在北京，挂靠在中国科学院工程热物理研究所，接受社团登记管理机关中华人民共和国民政部和业务主管单位中国科学技术协会的业务指导和监督管理。学会现有会员近3000人，包括高等院校，科研单位和产业部门能源高效低污染利用、航空航天推进、发电、动力、制冷等领域的科技工作者，涉及了信息、材料、空间、环境保护、先进制造技术、生命和农业等领域。

碳达峰碳中和战略目标引发的能源生产和消费方式的巨大变革，给工程热物理与能源利用学科的发展带来了新的机遇与挑战。本书通过落实中国科协关于学科发展战略研究工作的有关部署、制订我国工程热物理与能源利用学科的发展战略，从学科发展和国家重大需求的战略层面出发，重新审视工程热物理与能源利用学科的发展。建立清洁低碳、安全高效的可持续能源体系，使能源的发展与国民经济深度脱碳相协调，是我国工程热物理与能源利用学科的研究前沿。通过对国内外学科发展动态的比较分析，凝练出了工程热物理与能源利用学科的前沿增长点。

　　（三）进排气系统与空气系统气动热力学进气系统位于推进系统的最前端，主要负责捕获、压缩、调节自由来流，为发动机提供足够流量、压力和均匀度的气流。对于隐身飞行器，进气道还是雷达波的强散射源。进气道与发动机良好匹配是保证飞行器性能和飞行安全的重要基础。近年来，我国学者提出了进气道新型激波系配置、压力梯度可控前体、通用亚声速扩压器设计等方法，突破了高马赫数前体／进气道一体化设计技术以及亚声速任意进出口截面形状扩压器设计技术。针对宽速域进气道，突破了宽速域流动控制技术、变结构进气道试验件研制、小尺寸大推力高精度激励技术等关键技术，提出了柔性调节、形状记忆合金自动调节、气动式调节、多级伸缩调节、四连杆+柔性板调节等新型几何调节方法40-43。针对宽速域涡轮冲压组合动力，发展了串联式二元／轴对称进气道、内／外并联二元进气道以及内转式进气道设计方法，通过压缩面和喉道调节等变几何方法，保证进气道在宽范围内正常工作，揭示了不同形式进气道在模态转换过程的稳态和动态流动特性，提出了平稳的模态转换控制规律。针对高超声速飞行器进气道，发现了新的流动失稳模式并揭示其机理，提出了基于多源信息融合的进气道不起动识别方法，发现了隔离段激波串运动过程的非线性特征并提出了预警方法，发展了进气系统稳定裕度表征、多模式协调控制和再起动控制方法。针对涡轮冲压火箭组合动力，设计了包括涡轮、冲压和引射火箭通道的内转式进气道。
　　排气系统位于推进系统的最后端，主要负责将高温、高压气体通过尾喷管膨胀加速排出，排气系统特性直接影响发动机推力。针对隐身飞行器发展需求，突破了高隐身性能／低损失S弯喷管型面控制及其与航空发动机相容性等关键技术，建立了兼顾气动／隐身性能的S弯喷管设计方法；基于大偏角实现技术的多学科交叉设计，发展了三轴承偏转喷管的设计方法；提出了反映多参数耦合作用的固定几何气动矢量喷管与发动机整机耦合及评估方法；掌握了不同流动控制方法在全包线范围内保持非对称大膨胀比喷管性能的影响机理、适用范围和最优结构参数的选取准则。针对高速飞行器复杂后体构型，提出了考虑侧向膨胀、膨胀程度可控、进口非均匀等多种喷管设计方法，实现了复杂条件下喷管型面的一体化设计，掌握了非均匀进口对喷管性能的影响规律，解决了发动机接力点、模态转换点冷热态力矩差过大的关键问题；提出了三维非对称喷管型面的双向流线追踪设计方法，实现了进出口形状可任意指定的三维非对称喷管型面设计，攻克了受限空间内超声速气流高效三维膨胀的关键技术，解决了排气系统与燃烧室相容以及和飞行器后体一体化设计的难题。针对涡轮冲压组合动力排气系统设计，提出了宽范围、多流道、多模态的非常规排气系统协同设计方法，突破了多流道匹配设计的关键技术，揭示了多通道流场间的强耦合作用机理和转级过程中排气系统的流场特性，发现了过膨胀非对称喷管中不同的分离模式，起动、关闭过程中分离模式的跳转现象，揭示了其临界压比迟滞变化的流动机理，通过射流和旁路等流动控制，明显改善了低速情况下排气系统的性能。针对航空发动机尾喷管的超音速气膜冷却问题，分析了超音速条件下吹风比、密度比、主流加速与湍流度、冷气入口条件、曲面效应以及激波入射等因素对气膜冷却特性的影响规律，发现了超音速气膜冷却与亚音速气膜冷却存在较大差别，尤其是在强激波入射条件下，激波能有效地增强气膜与高温主流的掺混。针对发动机二元矢量喷管的内部冷却问题，发展了喷管新型隔热屏结构，并研究了其内部的传热与流阻特性，揭示了小冲击距下的特殊波纹结构对内部冷却效果的影响机理，获得的传热与流阻特性关联式为此类结构在喷管冷却设计中的应用提供了支撑。
　　空气系统与压气机、燃烧室和涡轮三大部件密切相关，其各个分支流路均携带着自引气点出发，流经各种流阻元件最终到达分支末端，不仅具有压气机防冰、压气机与涡轮部件间轴向力调节、机匣冷却和转静子轴向间隙调节等无可替代的作用，同时也是反映航空发动机部件间强耦合、强关联等物理特性的重要载体。近年来，国内学者围绕转-静系旋转盘腔的瞬态盘腔流“非守恒”物理模型开展了压力预估方法的研究，初步构建了适用于过渡过程的盘腔压力预测方法。围绕转-转系压气机轴颈腔开展了轴向通流条件下的盘腔稳态／过渡态流动机理研究，初步掌握了基本的盘腔流模态特征。针对接收孔高精度流量系数的预测方法开展了系列化的建模工作，针对圆柱形、跑道形以及矩形孔开展了流量-阻力特性试验研究工作。围绕各种单层、双层轮缘封严结构开展了非定常的数值模拟研究和实验研究工作，围绕燃气入侵的物理诱导机制、燃气入侵流动特征以及燃气入侵抑制方法开展了基础研究。目前基本掌握了可预测发动机稳态工作过程的空气系统流体网络低维度理论预测方法，聚焦过渡过程的容腔效应、参数迟滞效应以及主流／二次流的耦合问题，相关方法正在向过渡过程的参数精准预估推进。

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专题报告
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索引