阿拉巴马大学机械与航空航天工程系Phil Ligrani教授系列学术报告——对流换热亚音速、跨音速和高超音速流动的最新研究进展
--邀请人：文东升教授
时间:2020年12月10日-15日
在北航“空天多尺度力学与热力学”XX基地的支持下，应我院文东升教授邀请，阿拉巴马大学机械与航空航天工程系Phil Ligrani教授于2020年12月10日-15日面向相关研究领域的学生带来了6场线上学术报告。报告由文东升教授主持，参与讲座的师生共计300余人次。
Phil Ligrani教授是当今杰出学者，阿拉巴马大学亨茨维尔分校机械和航空航天工程系教授。2014年8月前，Phil Ligrani曾任圣路易斯大学帕克斯学院航空航天和机械工程教授。在此之前，他是牛津大学工程科学学院涡轮机械系Donald Schultz教授。2006年到2009年，他还担任牛津大学罗尔斯-罗伊斯技术中心(University Technology Centre)热传导和空气动力学主任。1994年至2006年，他还担任过犹他大学的机械工程教授，生物工程系兼职教授，对流传热实验室主任，机械工程系副系主任等。截至2020年12月，Ligrani博士在期刊上发表了197篇论文，10本著作，以及大约148篇会议论文和报告。2010年至今，他在不同的国际会议上发表或计划发表7篇特邀主题论文，9篇特邀论文，7篇特邀全体会议主题论文。研究方向包括叶轮机械，对流换热，流体力学，以及微流体，分馏和测量技术。
北京时间2020年12月10日上午9点，Phil教授在Zoom会议上做了主题为双壁冷却结构的传热特性（Heat Transfer Characteristics of Double Wall）的学术报告,文东升教授课题组30余名师生在新主楼C708会议室现场观看，其余线上听众300余位。在本次报告中，phil Ligrani教授比较了CR=1主流流道和CR=4主流流道的热侧致密微孔壁传热特性，其中CR是测试段进口流道面积与出口流道面积之比。对于冷/热表面，给出了表面绝热气膜冷却效率和表面传热系数(使用红外热像测量)的空间分布，结果对应的主流雷诺数范围为89,900-95,800。
北京时间2020年12月12日上午9点，Phil教授在Zoom会议上做了主题为百叶窗式槽冷却结构的传热特性（Heat Transfer Characteristics of Louver Slot Cooling Configurations）的学术报告，在本次报告中，phil Ligrani教授介绍其对百叶窗式槽冷却的研究，百叶窗式槽由一组排列整齐的气膜冷却孔组成，包含在一个特别设计的装置中，该装置集中并引导冷却剂从插槽中流出，这样冷却空气就会作为平流薄层沿测试表面向下流动。然后，这种百叶窗式槽提供的冷却剂由下游不同气膜冷却孔的冷却剂补充。使用百叶窗式槽一个优势(与使用没有百叶槽的气膜冷却孔阵列相比)是在整个测试表面，提高的效率值更加均匀，这也包括位于百叶窗式槽下游的位置。
北京时间2020年12月12日上午11点，Phil教授在Zoom会议上做了主题为跨音速涡轮叶片叶尖传热与气动特性（Transonic Turbine Blade Tip Heat Transfer and Aerodynamic Characteristics）的学术报告。在本次报告中，phil Ligrani教授介绍到，在具有对流换热的Rotating Couette Flow(RCF)环境下，实验结果表明，粘弹性流体具有显著的增强局部和全局表面换热特性的能力，包括努塞尔数变化、流动显示结果和流动静态温度波动的光谱分析。Phil教授测量了以蔗糖为基的聚丙烯酰胺粘弹性溶液相对于牛顿流体和零剪切率流体的表面努塞尔数。由此产生的努塞尔数增强与实验条件有关，这些条件与弹性不稳定性的发生和发展有关。
北京时间2020年12月14日上午9点，Phil教授在Zoom会议上做了主题为正激波结构和不稳定性的研究（Investigations of Normal Shock Wave Structure and Unsteadiness）的学术报告,在本次报告中，phil Ligrani教授介绍到，尽管对激波-边界层-层间相互作用不稳定性的研究已经有50多年的历史，但不稳定性的来源、起源和传播方向仍然是一个有争议的话题。Phil教授目前的研究工作是利用美国阿拉巴马大学亨茨维尔分校新开发的超音速风洞来处理正激波不稳定特性。风洞试验段包括两个流道布置，其中每个流道由一个板隔开。Phil教授研究的总体结果表明，与不稳定相关的扰动并不都起源于同一位置，它们的影响也不会向同一方向传播。
北京时间2020年12月15日上午9点，Phil教授在Zoom会议上做了主题为变表面边界条件和不变表面边界条件下，高速流动的对流换热（Convective Heat Transfer in High Speed Flows, With and Without Variable Surface Boundary Conditions）的学术报告。在本次报告中，phil Ligrani教授介绍到，传热和热传输领域为跨音速、超音速和高超声速流动环境的研究提供了有趣的挑战。对这种跨音速、超声速和高超声速流动的表面传热特性进行量化需要考虑：(i)动能，(ii)粘性耗散，(iii)局部流体性质的变化以及(iv)其他影响。特别重要的是由于粘性耗散而恢复和损失的局部动能的值，以为表面对流换热提供一个适当的驱动温度。
北京时间2020年12月15日上午11点，Phil教授在Zoom会议上做了主题为弹性湍流和弹性不稳定环境中的相干涡运动（Coherent Vortex Motions Within Elastic Turbulence and Elastic Instability Environments）的学术报告，在本次报告中，phil Ligrani教授介绍到，在对涡轮叶片叶尖传热和叶尖激波结构的研究中，采用实验和计算相结合的方法，研究了高压涡轮叶尖的跨音速流型及其对换热的影响。Phil教授利用瞬态红外热像技术获得了发动机典型工况(最大马赫数=1.8，雷诺数=1.27x106)下的空间分布传热数据。他使用了HYDRA/PADRAM数值预测套件进行CFD预测。CFD求解器能够捕捉大部分空间热流的变化，并给出预测结果，与实验数据进行了比较。
本次报告得到了北航师生的热烈关注，上线300余人次，在报告中就报告内容相关问题与Phil Ligrani教授进行了探讨，为后续进一步国际交流与合作奠定了基础。
审核：李道春
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