陈曦
论文简介
Ti2AlNb基合金，作为一种新型的轻质高温结构材料，具有较高的比强度、抗蠕变性、抗氧化性以及无磁性等优异性能。与其他Ti-Al系金属间化合物如α2-Ti3Al基与γ-TiAl基合金相比，Ti2A1Nb基合金较高的室温塑性和断裂韧性使其在航空发动机领域有更为广阔的应用前景。现代军用战斗机优异的作战性能强烈依赖于高推重比航空发动机的发展与应用，使用整体叶盘(Blisks)是提高航空发动机推重比的有效手段之一。线性摩擦焊，作为一种整体叶盘焊接制造的关键技术，目前已在国外高推重比发动机制造领域成功应用。因此，进行Ti2A1Nb基合金线性摩擦焊的相关基础研究是一项尤为紧迫的任务。本文针对轻质高温结构材料Ti2A1Nb基合金为研究对象，开展线性摩擦焊试验，深入研究了优质接头的形成条件与连接机理，并对接头进行焊后热处理，分析了接头组织演变与力学性能的关系。并依据整体叶盘的服役环境，分别研究了接头高温氧化、热腐蚀和盐雾腐蚀的腐蚀机理与失效机制，主要研究成果及创新点如下：
(1) 采用线性摩擦焊技术成功焊接了Ti2A1Nb基合金接头，系统研究了不同工艺参数对接头焊合率的影响。基于显微组织和力学性能分析，揭示了接头不同区域显微组织的演变规律与机理，发现O相的溶解以及其析出强化作用的缺失是接头力学性能弱化的主要原因。
(2) 分析了不同温度焊后热处理后接头的显微组织，确定了热处理组织中各相形态和数量随温度的变化规律。固溶处理可以控制板条O相的析出形态和数量，而二次针状O相主要靠时效处理控制。在O + B2相区获得的粗大板条O相有利于提高接头塑性，而在α2 + B2 + O相区内固溶+时效后析出的二次针状O相可以更有效的提高接头强度但是对塑性降低明显。为了获得综合性能较好的接头，应同时控制B2晶粒尺寸和O相的析出形态与数量。
(3) 系统研究了接头和母材在800 oC下的高温氧化行为，发现二者的氧化动力学可分为氧化前期的抛物线阶段和氧化后期的线性变化阶段。发现Al2O3的生成有利于提高抗高温氧化性能而AlNbO4是氧化失效的主要原因。
(4) 在高温熔盐介质中评价了接头和母材的热腐蚀性能，指出Cl-的逸出作用和NaNbO3诱发的酸性溶解是腐蚀进程加快的主要原因。而点蚀坑的形成与生长是由硫化物的形成与再次氧化导致的。
(5) 发现在5% NaCl条件下进行盐雾腐蚀时，Ti2A1Nb基合金中的α2相会优先腐蚀，O相次之，而B2相的耐腐蚀性最好。相结构的不同使得接头和母材的电极电位存在差异，共同腐蚀时会发生电偶腐蚀，母材作为阳极加速腐蚀而焊缝区作为阴极被保护。
学术成果
1 X. Chen, F.Q. Xie, T.J. Ma, W.Y. Li, X.Q. Wu, Oxidation Behavior of Three Different Zones of Linear Friction Welded Ti2AlNb Alloy, Adv. Eng. Mater. 18 (2016) 1944-1951. (SCI: 000388165900012 IF:1.817对应论文第五章)
2 X. Chen, F.Q. Xie, T.J. Ma, W.Y. Li, X.Q. Wu, Microstructural evolution and mechanical properties of linear friction welded Ti2AlNb joint during solution and aging treatment, Mater. Sci. Eng. A 668 (2016) 125-136.(SCI: 000378468500016 IF:2.647对应论文第四章)
3 X. Chen, F.Q. Xie, T.J. Ma, W.Y. Li, X.Q. Wu, Effects of post-weld heat treatment on microstructure and mechanical properties of linear friction welded Ti2AlNb alloy, Mater. Des. 94 (2016) 45-53. (SCI: 00369589200006 IF:3.997对应论文第四章)
4 X. Chen, F.Q. Xie, T.J. Ma, W.Y. Li, X.Q. Wu, Microstructure evolution and mechanical properties of linear friction welded Ti2AlNb alloy, J. Alloy. Compd. 646 (2015) 490-496. (SCI: 000361153700073 IF:3.014对应论文第三章)
5 T.J. Ma, X. Chen, W.Y. Li, X.W. Yang, Y. Zhang, S.Q. Yang, Microstructure and mechanical property of linear friction welded nickel-based superalloy joint. Mater. Des. 89 (2016) 85-93. (SCI: 000366225200010 IF:3.997)
贺顺
论文简介
机翼跨音速非线性颤振问题是当前飞行器气动弹性力学领域的前沿课题和研究热点之一。由于激波的存在，跨音速流动在机翼上产生的气动力一般都是非线性的，跨音速颤振本质上属于非线性颤振问题。另一方面，由于飞行器结构部件之间的连接处或操纵系统中通常不可避免的存在结构非线性因素，在进行机翼跨音速颤振分析时还需考虑结构非线性效应。跨音速气流中考虑结构非线性的气动弹性系统往往会表现出简单极限环振荡、复杂极限环振荡、混沌等动力学响应和相应的动力学分岔现象，对跨音速气流中气动弹性系统的动力学分岔特性进行研究，有助于理解机翼跨音速非线性颤振的发生机理，为飞行器设计的工程实践中防止气动弹性系统发生不利的动力学分岔提供理论依据。此外，探索非线性气动弹性系统这类流固耦合系统通向混沌的道路也具有十分重要的学术意义。
本文采用CFD技术求解非定常流动控制方程来获得机翼的跨音速非线性气动力，同时考虑了结构非线性因素的作用，采用频域等效线化建模、时域气动力降阶等技术手段，对机翼跨音速非线性颤振特性进行频域和时域的数值研究，从非线性动力学的角度对观察到的非线性气动弹性现象进行分析和讨论。
主要的研究工作包括以下几个方面：
（1）提出了一种机翼跨音速极限环振荡特性的频域分析方法——气动力描述函数法。首先采用CFD 技术获得机翼的跨音速非线性气动力，再应用描述函数法建立起频域的等效线化气动力模型，进而采用传统的频域颤振分析方法求解颤振方程。应用所提出的方法对考虑气动力非线性的二元机翼模型以及同时考虑气动力非线性和结构非线性的二元机翼模型的跨音速非线性颤振特性进行分析，并与已有文献的结果比较，验证了所提出方法的有效性与准确性。
（2）研究了操纵面跨音速嗡鸣这一特殊的跨音速非线性颤振问题，并分析了操纵面跨音速嗡鸣系统的动力学分岔特性。分析结果表明：采用线性结构的操纵面跨音速嗡鸣系统在不同的马赫数下可能出现亚临界分岔或者超临界分岔；当结构存在间隙非线性时，小幅值极限环振荡由线性结构时的不稳定变为稳定。操纵面的大幅值极限环振荡由气动力非线性所主导，而小幅值的极限环振荡则由结构的间隙非线性所主导。研究得到的操纵面跨音速嗡鸣系统的动力学分岔特性，很好地解释了参考文献中报道的操纵面跨音速嗡鸣风洞试验现象，有助于理解操纵面跨音速嗡鸣问题的物理本质。
（3）研究了带结构间隙非线性的二元机翼气动弹性系统在不同马赫数下的动力学分岔特性。对于所研究的二元机翼非线性气动弹性系统，分析结果表明：在较小马赫数下，系统发生了亚临界分岔；随着马赫数的增加，小幅值的不稳定极限环振荡分支会转变为稳定极限环振荡分支；进一步增大马赫数，小幅值的稳定极限环振荡分支又会转变为不稳定极限环振荡分支。对于一个特定的马赫数区域，在很大的气流速度范围内都可以观察到极限环振荡，即出现了文献中提到的所谓“烟囱”现象。应用文献中的马赫数“冻结”思想对该现象进行了解释，发现冻结马赫数能够作为“烟囱”的右边界马赫数的估算值。众所周知，随着马赫数的增加，翼型的气动中心会从低速时的1/4弦线处移动到超音速时的翼型中点。同时研究发现，使翼型气动中心移动到二元机翼刚心处时对应的来流马赫数可以作为“烟囱”左边界马赫数的预测值。
（4）研究了跨音速气流中带结构间隙非线性二元机翼的复杂动力学响应随气流速度的演变规律。对于所研究的二元机翼非线性气动弹性系统，在小幅值的响应区域，非线性气动弹性系统会发生单自由度颤振，并出现了响应跳变现象；在中等幅值的响应区域，非线性气动弹性系统的响应由间隙非线性所主导，且系统的气动弹性响应会经过倍周期分岔进入混沌；在大幅值的响应区域，气动力非线性起主导作用，非线性气动弹性系统的动力学响应表现为简单极限环振荡。同时研究发现，马赫数是使非线性气动弹性系统发生倍周期分岔的一个重要参数，需要引起研究者们的关注。
本文的研究成果加深了对机翼跨音速非线性颤振发生机理的理解与认识，是对现代飞行器非线性气动弹性分析理论和方法的发展。
学术成果
[1] He Shun, Yang Zhichun, Gu Yingsong. Transonic limit cycle oscillation analysis using aerodynamic describing functions and superposition principle, AIAA Journal, 2014, Vol. 52, No. 7: 1393-1403. (SCI WOS:000337747800005, IF = 1.326, , 对应论文第2章)
[2] He Shun, Yang Zhichun, Gu Yingsong. Limit cycle oscillation behavior of transonic control surface buzz considering free-play nonlinearity, Journal of Fluids and Structures, 2016, Vol. 61: 431-449. (SCI WOS:000371551800025, IF = 1.709, , 对应论文第3章)
[3] Yang Zhichun, He Shun, Gu Yingsong. Transonic limit cycle oscillation behavior of an aeroelastic airfoil with free-play, Journal of Fluids and Structures, 2016, Vol. 66: 1-18. (SCI WOS:000385326200001, IF = 1.709, , 对应论文第4章)
[4] He Shun, Yang Zhichun, Gu Yingsong. Nonlinear dynamics of an aeroelastic airfoil with free-play in transonic flow, Nonlinear Dynamics, 2017, Vol. 87, No. 4: 2099-2125. (SCI WOS:000394356600003, IF = 3.000, , 对应论文第5章)
任宽芳
报告人简介
任宽芳（Kang Fang Ren），法国鲁昂大学理工学院一级教授、物理学博士。
学术经历为：1982年1月毕业于陕西师范大学物理系，1988年获西安电子科技大学无线电物理硕士学位，1990年公派赴法国留学，1995年获鲁昂大学博士学位，1993年至1998年为法国科学研究中心6614-CORIA研究所研究员，1998年受聘为鲁昂大学副教授，2008年晋升为法国鲁昂大学终身教授、博士生导师，2015年升为一级教授。现为CORIA研究所专家委员会委员。
截止目前，任宽芳教授在国际刊物上发表论文九十余篇，在国际会议上发表论文一百余篇，开发科技软件六个。提出并完成椭圆形高斯波理论描述公式、数学证明和数值计算方法；提出并完成柱形粒子对有形波束的平面波展开的理论和数值计算。近期提出的“波的射线理论模型”，为研究非规则目标与波的相互作用提供了一个有力工具。先后主持和参加了多项欧共体及法国的科研项目。现主持法国科研总署的“复杂粒子先进光学测量技术”项目，参加单位有法国CNRS（相当于中国科学院）的四个重要研究所。
报告简介
1、CORIA研究所介绍：
法国科学研究中心CORIA联合研究所为法国航空航天发动机和汽车发电机应用基础研究的核心机构。该所在流体和燃烧过程的先进的光学测量技术的研发闻名于世。任宽芳教授在该所从事光散射理论和测量技术研究25年，它将首先对该所的研究领域进行简单介绍。
2、波射线理论：
为了解决大的非规则物体的光散射这个流体测量的瓶颈问题，任宽芳教授将波振面曲率引入射线模型，发展了波的射线理论。研究结果表明，该理论模型简单、计算快速、结果精确。他将对该理论的基本原理和算法进行简明讲解。
3、光学技术在流体测量研究中的应用：
最后将介绍几个光学测量技术在流体（液滴、气泡等）测量研究中的最新进展。
马辉
报告人简介
马辉，男，1978年9月生，东北大学教授、博士生导师，主要从事旋转机械动力学及故障诊断研究。发表学术论文150余篇，其中第1及通信作者在JSV、MSSP、ND等国际杂志发表SCI检索论文40余篇，1篇论文入选ESI高被引论文（2016年），SCI他引200余次， EI检索论文50余篇，出版学术专著两部。主持国家自然科学基金等省部级项目10余项，获批发明专利5项，获得省部级科技进步一等奖1项，二等奖2项。目前兼任《振动工程学报》编委，中国振动工程学会转子动力学专业委员会委员，JSV和MSSP等30余个国内外杂志审稿专家。
报告简介
为了提高效率,现代旋转机械转静子间隙越来越小,从而可能在运行中出现转静子的碰撞和摩擦（简称碰摩）。针对旋转机械经常出现的两类碰摩故障：转子-密封碰摩及叶片-机匣碰摩，目前的研究主要聚焦在故障转子动力学、故障诊断等领域，为了更好地掌握碰摩激振机理，需要建立合适的动力学模型，并通过模型力图复现不同的故障类型、故障位置及故障程度所导致的叶片、转子及静子系统复杂振动响应，研究可为转静子系统结构设计、转静子间隙选择及碰摩故障诊断提供理论基础及技术支持。
者江
报告人简介
者江是俄亥俄州阿克伦大学机械工程系教授， 2002年哥伦比亚大学机械工程学院获得博士学位，1996年获得北京工业大学热工工程硕士学位，1993年在西北工业大学获得学士学位。加入阿克伦大学之前，他于2002年在菲特尔科技公司（菲特尔科技公司）和2003年的Advanced Microsensors（先进传感器公司）担任研发工程师。Zhe博士的主要研究领域是微纳米传感器，微流体装置，芯片实验室和智能感测材料和结构。他的研究得到美国国家科学基金，，航空航天局和行业的资助，主持过10项美国国家科学基金项目。 2008年，他晋升为副教授，并于2012年分担任全职教授。他发表过95篇同行审阅的文章和5项美国专利，获得了2009年美国机械工程师学会“Lewis F. Moody”奖（利瓦伊思穆笛奖）和阿克伦大学工程学院2011年“杰出研究员奖”。2014年，他被选为ASME研究员。
报告简介
叶顶和机匣之间的间隙是影响叶轮机械性能、效率和寿命的重要因素。最小化的叶顶间隙减少了叶顶的空气泄漏，导致更高的推力，更高的燃料效率和更少的排放。然而，由于不稳定的气体压力和温度以及叶片本身的机械振动，特别是在气体温度和涡轮机转速发生显著变化的加速/减速期间，难以准确地估计动态叶顶间隙。另一方面，叶顶间隙的不精确测量可能引起叶片与机匣之间的摩擦和对涡轮发动机的致命损坏。
本报告介绍了一种稳定的电感叶顶间隙传感器，能够在高温环境和高转速下监测涡轮机的动态叶顶间隙。传感器还可以自动感应叶尖处的温度，从而可以估计和补偿对叶顶间隙测量的温度影响。
水下无人系统
报告简介
专家报告：
（1）陈 鹰，浙江大学，报告题目《浙江大学海洋学院及海底观测网进展》
（2）袁中直，华南师范大学，报告题目《无人水下系统动力源技术及其进展》
（3）吴宝山，中船重工第七〇二研究所，报告题目《水下无人潜航器应用新领域探讨》
（4）朱 海，海军潜艇学院，报告题目《水下导航需求及关键技术发展趋势》
（5）权，航天科技集团一院，报告题目《水下垂直发射航行体流体动力研究中的几个问题》
文案来源丨研究生院
党委研究生工作部航空学院
动力与能源学院无人系统发展战略研究中心办公室
美编丨小九