航空学院流体力学系研究生顺利完成中国空气动力研究与发展中心专业实践任务

发布日期:2021年09月09日      点击:    撰稿:刘泽华     审核:李斌

2021年7月18日,西北工业大学航空学院流体力学系的2020级33名全日制专业型硕士研究生在系副主任许和勇教授的带领下,来到了位于四川绵阳的中国空气动力研究与发展中心(简称气动中心),成功完成了为期两周的专业实践活动。

为深入学习贯彻习近平总书记对研究生教育工作的重要指示、李克强总理批示和全国研究生教育会议精神,提升专业学位研究的专业实践能力,通过产教深度融合,培养研究生的实践创新能力,航空学院近年来一直积极推荐与行业一流单位的专业学位研究生联合培养示范基地建设,策划了系列能落地、有特色、有实效的专业实践活动。此次实践是落实2020年签署《西北工业大学与中国空气动力研究与发展中心研究生联合培养框架协议》的主要活动之一。航空学院作为协议的主要执行单位,与气动中心将围绕研究生培养开展多种形式的实质性联合培养项目,包括项目驱动形式、短期实践形式、气动中心导师主导形式等。本次实践活动是双方首次开展空气动力学方向专业型硕士研究生的短期团体专业实践。实践内容包括三个方面:一是依托气动中心引导型风洞,开展风洞实验分组实践;二是依托低速所风洞和水洞,开展实验分组实践;三是参观气动中心的典型风洞试验设备。

中国空气动力研究与发展中心

中国空气动力研究与发展中心是满足“两弹一星”研制和自主发展航空航天事业需要,由钱学森、郭永怀规划,经毛主席亲自批准,于1968年2月组建,是我国最大的空气动力学研究、试验机构。经过50余年的建设发展,中心已成为国内唯一的大、中、小配套,风洞试验、数值计算、模型飞行试验“三种手段”齐备,低速、高速、超高速衔接,气动力、气动热、气动物理等研究领域宽广,具有世界影响力的国家级空气动力试验研究中心,并拥有国内最强的风洞设备设计能力。本次专业实践活动中参观以及操作使用的就是中心建设的一系列引导型风洞。

第一天上午,气动中心举行了实践启动仪式,参会的有绵阳市政府、气动中心、教导大队的相关领导,分别介绍了绵阳市和气动中心的总体情况,实习安排,实习纪律等,让同学们了解了绵阳的地名由来、科技文化、生活环境等,感受到了气动中心对科技人才的迫切需求和重视。随后,从第一天下午便开始了为期四天的第一项实践内容:引导型风洞实验实践。设备设计与测试技术研究所的专家们为实践队的同学们准备了相关的风洞和设备参观环节,以及系统的实验理论课程和操作注意事项讲解。通过参观风洞设备的过程,同学们加深了对风洞设计以及各风洞特点的了解:在结冰风洞中,了解了喷嘴喷雾以及湍流相互作用、高空环境的多变量精确控制技术,以及结冰的三种类型即霜冰、光冰、混合冰;在声学风洞中,参观了解了开口和闭口两个试验段以及其独特的消声装置;在跨声速风洞中,了解了喷管段(引射器)的作用,等。在参观计量实验室的过程中,负责老师对各种计量仪器进行了详细讲解与操作演示,让同学们见识到了多种多样的计量仪器,了解到它们不同的适用条件与特点,充分地认识到计量学在风洞实验中的重要作用。

在完成实验理论和技术内容学习及参观学习后,33名同学按照专业背景、研究方向以及兴趣爱好,分成七个实验小组,分别为:翼型测压实验小组、接触热阻稳态测量实验小组、压力校准实验小组、低速探针校准实验小组、喷嘴PDI测量实验小组、结冰实验小组以及流场测试实验小组,并从中推选组长负责开展后续实验以及最终的汇报工作。

各试验小组组员正在进行实验操作

在实验技术专家的指导下,各小组的同学独立体验了相关风洞实验设备的使用和测量数据的处理,并形成了各组的实验报告和汇报PPT。7月23日周五上午,全体实践学生在会议室进行了实践结果汇报,实验技术指导专家们对各组的实验结果进行了点评和讨论,最后同学们进行了实践心得体会的分享。通过本次宝贵的专业实践机会,同学们对实验空气动力学有了更加深入和细致的了解。不管是在自己所在的实验小组独立开展实验,还是在最终汇报会上听取其他实验小组的汇报演讲和讨论,每一位同学都可以学到新的实验理论、实验设备、实验技术、数据处理以及气动现象分析等知识和能力。有的同学在校内学习过风洞设计或者实验流体力学的相关课程,此次在流场显示以及测量相关的实验中纷纷自发地验证在课堂上所学习到的内容,充分地将课堂教学与实践环节相结合,巩固对知识的理解,增强动手实践能力。在热线风速仪流场测试实验中学会了使用原理以及操作方法;在翼型测压实验中,掌握了采用沿弦向一周如何合理地布置测压孔来得到压力分布曲线;在有趣的结冰实验中,小组成员们独立地进行了完整的结冰实验,对最终翼型表面结冰总量和最大结冰厚度进行测量,并判断了所结冰的类型,成功验证了所结冰冰型的相关原理和规律;在喷嘴喷雾PDI测量实验中,学到了激光干涉的用途和操作方法;在实验数据处理过程中,认识到需要使用“不确定度”来表示实验结果的误差以及可信度等等。

各小组在进行实验汇报和问题讨论

“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”。在风洞实验的具体操作过程中,几乎各个小组的实验结果都出现了与预期相出入的情况,但成员们并没有一味地向指导老师寻求原因和解决方案,而是充分发挥了主观能动性,群策群力,在实验现场针对各个问题提出了合理的解决方案,极大地锻炼了动手能力以及团队协作精神。参加实践的同学均为一年级学生,在学校时多数同学并没有机会独立设计并亲手操作空气动力学相关的实验,也没有准备好应对实验中经常会出现的问题。在这次亲手实践的宝贵机会中,针对所出现的问题,各个小组成员现场研究和讨论,并提出了一些可以降低环境影响以及实验设备条件限制的措施,结果证明,各小组的解决措施是行之有效的,也得到了现场指导专家老师的认可。

在周五下午的低速所实践中,师生共听取了五个有关旋翼空气动力学的报告,了解到CRA旋翼翼型设计与验证的相关内容以及共轴刚性双旋翼直升机的结构和减阻设计特点,并且首次了解到风洞绳系并联支撑技术在风洞试验中的应用,令学生们大开眼界、受益匪浅。

第一周的风洞实验实践活动顺利完成之后,由于绵阳突发的疫情情况,同学们以及带队老师积极配合气动中心疫情防控安排,取消了第二周的低速风洞实验及其他参观安排。期间,航空学院副院长李斌教授和副书记赵超老师也专程来到教导大队看望实践队的同学们。在教导大队封控的十余天中实践队师生很好地完成了各项防疫工作任务,展现了西工大人的精神风貌,得到了基地教导大队指导员以及带班班长们的高度评价与认可。

这次同学们在中国空气动力研究与发展中心经历了一次完整、有特色、充满挑战的专业实践,虽时处盛夏,又有疫情搅扰,但仍极大地丰富了流体系的专业硕士们在空气动力学实验相关方面的知识,并锻炼了同学们的实验动手能力以及团队协作能力。西北工业大学航空学院与中国空气动力研究与发展中心将继续在研究生培养方面加强合作,加大联合培养力度,创新联合培养模式,共同做好研究生联合培养工作。

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