2017 ASME Turbo EXPO 会议 北航航发燃烧团队师生赴美参加-AECT北航航空发动机燃烧团队
2017年6月26日至30日，一年一度的美国机械工程师协会（ASME）国际燃气轮机博览会（Turbo EXPO）在美国北卡罗来纳州夏洛特市的夏洛特会议中心（Charlotte ConventionCenter）举行。本课题组由惠鑫副教授带队，韩啸、钱伟佳、米晓童三位博士生参会并宣讲了自己的学术论文。
左起依次为钱伟佳，惠鑫，米晓童，韩啸
ASMETurbo EXPO 会议是燃气轮机专业最著名的学术会议之一，每年举办一次，是该方向国际同行交流的重要途径，每年参会人数达到了3000人，在行业内具有相当高的影响力。实际上，美国机械工程师协会的ASME Turbo EXPO与美国航空航天学会的AIAA Propulsion and Energy，是世界范围内航空燃气轮机行业最为重要的两大会议，而且均在每年的6月-7月先后举行，侧面也反映了美国在航空发动机领域的超级大国地位，把持着重要的话语权相声坛子。
与往年一样，本次ASME会议涉及了燃气轮机的气动、传热、燃烧和强度振动等多个学科，吸引了来自世界各地的数千名专家、学者前来参会。
大会第一天，就安排了佐治亚理工学院Tim Lieuwen教授的讲座课程，对目前燃气轮机燃烧中亟需解决的问题做了概括，当然少不了Lieuwen教授最拿手的燃烧不稳定性问题探讨，听大牛现场一讲，对书本上的知识有了更深入的理解。而且燃烧不稳定性确实是目前燃气轮机燃烧室中备受关注的问题，也是学术前沿，相关文章占据了本次大会燃烧板块近1/3的份额。
大会开幕式上，更是请来工业界高层作大会报告。这些企业与高校有很多合作，同时也是ASME这种大规模学术会议的重要赞助商，可以说本次是学术、工程、应用、推广于一身的大会。燃气轮机这个行业，本就工程性很强，工业界与学术界的通力合作，造就了这项产业和相关学科的共同发展。
韩啸博士的课题是燃烧不稳定性方向，更细分一点是分层旋流火焰的非定常燃烧问题。钱伟佳博士主攻液体燃油雾化机理，本次会议宣讲了近年来他在液膜雾化机理方面的研究成果。米晓童博士则展示了课题组研发的TeLESS II燃烧室点火特性方面的研究进展。下面和大家分享这三位博士生参加本次大会的个人感受。
韩啸博士主要关注了与燃烧不稳定性相关的文章和报告。对他印象比较深刻的报告内容有：V型和M型火焰的转换，PVC和热声振荡的竞合关系，限制域、Burner结构对火焰传递函数的影响，环形燃烧室的一些新进展，还有清华大学朱民老师课题组首次对双火焰的G方程建模，等等。在研究方法上，10kHz的PIV和PLIF大规模使用，以及DMD、SPOD、熵波重建等一些新的数学和统计学方法的应用。这些都让人感受到了这个学科的蓬勃发展，及其与其他学科的交叉互动。
从整个燃烧不稳定性学科方向发展的角度来看，总结起来主要有这样几个大方向：火焰动力学、热声耦合振荡、热声模型构建、燃烧噪声、湍流燃烧大涡模拟。
其中，针对单一火焰（以轴向声学模态为主）的相关研究已经相对成熟，并形成了较为闭合的理论框架，包括热声振荡机理、火焰动力学、低阶热声网络模型、大涡模拟等。这一理论框架的发展，主要得益于巴黎理工EM2C实验室、剑桥大学工程系、佐治亚理工Ben Zinn实验室、德国DLR和慕尼黑工大、以及法国CERFACS等研究团队的努力。提出了单一火焰热声振荡的两大机理：延迟时间理论和漩涡/火焰耦合。在预测方法上，则提出了低阶热声网络模型，用火焰传递函数（FTF）封闭释热脉动，可以预测系统稳定性和模态频率，若能获取火焰描述函数（FDF），还可以预测极限环。而在控制方法上，发展了以调节延迟时间为主的主动控制方法，以及以增加阻尼为主的被动控制方法。而在航发LPP燃烧室实际应用中，目前更常用的是采用燃油分级策略以避开易发生燃烧不稳定性的区域。
换句话说，单一火焰（或者说轴向模态）的主线任务已经基本完成，现阶段更多的是支线任务，主要是针对某些特殊情况的细致研究，包括分层火焰、火焰非线性、液雾火焰、特殊构型的Burner、火焰动态转变过程等。
目前的研究热点逐渐向多火焰转变，包括线性排列、矩阵式排列和环形排列，重点是研究在横向模态或者周向模态主导下的热声耦合和火焰响应。其中Tim Lieuwen课题组研究了线性排列的横向模态，宾州州立大学Santavicca课题组研究了矩阵式排列，欧洲的一些课题组则以环形燃烧室研究为主。现阶段，多火焰的燃烧不稳定性研究正处于开疆扩土阶段，实验中发现了很多新的振荡模态和火焰运动形式，而声学模型和大涡模拟也在紧密跟进中。今年大会的多篇文章就是专门针对环形燃烧室中的Spinning（旋转）和Standing（驻定）模态进行建模，以及点火等动态过程的大涡模拟。从实验现象到理论建模，也是对环形燃烧室燃烧不稳定性认识逐步加深的体现。相信再过几年，对周向模态的认识会更加深入，新的理论框架和控制策略也会随之形成。
目前的另一个研究热点是燃烧噪声，包括直接噪声和间接噪声。这是由于随着排气速度的降低，航空发动机射流噪声得到了极大控制，而在发动机整体噪声排放中，燃烧噪声所占的比重逐渐增加，因此未来的低噪声发动机对燃烧噪声提出了更高的要求。张浩锋得益于欧盟的推动，近年来燃烧噪声的相关研究逐渐增多。
总结来说，韩啸博士认为，在现阶段，单一火焰的研究应重点关注：1）更接近实际应用的分层（旋流）火焰，包括火焰结构、火焰响应等；2）液雾火焰，特别是燃油雾化蒸发和声学扰动的关系。而多火焰的研究重点关注点为：1）环形燃烧室中热声振荡的模态和机理；2）火焰对横向扰动的响应，以及如何与环形声学模型相结合；3）大涡模拟，以及如何尽可能降低计算成本。研究方法上，期待有更多的新的实验方法、测量技术和数据处理方法出现，实现对物理过程更深入、细致的捕捉、观察及分析。
同时，韩啸博士对学术圈也有了一些新的体会。每次学术交流，都会增加我们对学术圈的认识。平时只存在于文献中的人物，现在就在眼前；平时或许只能邮件联系，现在就可以面对面交流。现在的学术研究已经非常细致，分工明确，以至于在细分的研究方向上，全世界也没多少人，散落在世界各地。只有这样的学术会议野战尖兵，能够让大家集合起来，相互交流镀金婴尸，当然也不乏精彩互怼。
在会场上遇到了相当多的学术大牛，我们熟悉的就有：Sabestian Ducruix、Polifke、Thomas Sattlemayer、Tim Lieuwen等。宣讲后的提问环节，是最体现功力的时候，大牛们都会积极提问，比如Ducruix的每次提问更是一剑封喉，从未失手，不愧是EM2C掌门人。吓得我们小辈失魂落魄，但又忍不住拍手叫好，只要不封我喉就好。
在国内很难有机会和国际同行交流。欧美之间的联系就紧密得多，特别是欧洲的各大实验室之间，相互交流数据、模型、Code是很常见的事。这种交流很大程度上促进了学术研究，也节约了成本，更有利于发挥不同课题组的特长。另一方面，欧美高校其实与企业的联系也非常紧密，半数以上的报告都致谢了各大燃气轮机公司的资助。随着国内相关企业的崛起，相信校企合作会更加深入和多样化。
钱伟佳博士在会上结识了阿拉巴马大学的雾化与燃烧专家Ajay Agrawal教授和Parker公司的雾化技术专家Adel Ben Mansour博士。Agrawal教授Atomization & Sprays分会场的合作主持人，会后向Agrawal教授就喷雾问题进行了专门请教。
这是钱伟佳博士首次出国参加学术会议曾美慧孜，有如下几个方面的感触：
一是学术交流的氛围。整个会议持续了五天，我们的大部分时间都在各分会场里听学术报告。感受到整个会议自由开放的学术交流氛围，宣讲者会介绍自己的最新研究进展，或是介绍某个项目的进展情况，听众则会以很认真的态度进行提问，有时提问还很尖锐（唉呀妈呀，一剑封喉）。在这样一个宣讲者不怕泄露科研秘密，听众不怕驳了宣讲人面子的环境里，才会催生出真正的学术交流。
三是学术规范的重要性。参会过程中，我们可以看出每个参会者都受到了规范的学术训练，对待研究都非常严谨和严肃，在会上交流的过程中能保证很好交流效果。这提醒了新进入科研的研究生，必须经过严格的训练，达到学术规范的要求，才能进入到一个研究领域的主流圈。
三是讲故事的能力。宣讲论文，如同在向台下的听众讲一个故事，讲究也有不少数独游戏在线 。准备会议宣讲时，就应当考虑如何带着听众切入我们的研究问题，在论述研究方法的过程中清晰地传达想法，最后将获取的结论有逻辑地展示给听众。最后听众得到的是一个有来龙去脉的故事，从而能反馈给我们更多的建议和疑问，帮助我们后续的工作开展。像这样讲故事的能力，清晰表达自己思想的能力，也应当是一个合格博士生必备的基本能力。
总之，参加这样的会议，让我们接触到了本领域内的顶尖学者，交流了研究思想，拓展了研究深度和广度，也增加了自己投身科研的动力，这些经历促进我们成长为一名合格的研究者。
米晓童博士则按照事先定好的计划星新一简介，聆听了许多宣讲报告，包括他所关注的燃烧室熄火、排放、燃料等周里京，还有一些燃烧不稳定性和燃烧数值模拟的报告，确实感受到燃烧不稳定性是目前的研究热点。
总的感受，优秀的成果都是有更加准确和多样的数值模拟和丰富的实验测量为支撑，数值模拟做得漂亮，或是多种光学测量手段相结合，来支撑结论。从个人层面讲，我们需要继续提高演讲能力和英语交流水平。优秀的展示者，在与听众进行交流的时候，有节奏，有重点，我们在这方面亟需提高。而且大家在PPT制作上也花费了不少精力，善于利用动画巨野广电网，灵活作图，既丰富了内容，又清晰地表达了思想。
还好，根据前两天现场得到的经验，米晓童博士对自己的宣讲报告作了修改，并且做了大量练习。整个演讲过程还算顺利，听众提问主要集中在数值结果是否有实验数据支撑，燃料输运路线如何实现，是否考虑点火源本身影响等等。而这些问题在组内演练中大家也都提到过，确实是前期研究的缺憾，也庆幸出发前组内的多次演习帮助我们积累了经验和回答问题的思路。
Turbo EXPO不仅仅是学术交流，还包括了企业展览。27日-29日会场展示了与燃气轮机相关的许多产品，令人耳目一新。像ANSYS、GE、P&W这些知名公司，都在醒目位置布展。其中一些展品也给我们留下了深刻印象，比如本人最近实验中用到的多孔探针，检测火焰筒表面和开孔直径表面的检测仪器，各具特色的燃烧数值模拟软件，3D打印的复杂构件，等等。在航空发动机燃烧这个多学科交叉的领域桜木美央，某个方向的发展都可能对其带来极大的影响，尤其是工具和方法的进步。
本次ASME Turbo EXPO会议，令课题组的同学们收获良多，得到了锻炼，开阔了视野，也发现了不足，找到了进一步提升的方向。
2018年，挪威奥斯陆，再见！
2017年6月26日至30日，一年一度的美国机械工程师协会（ASME）国际燃气轮机博览会（Turbo EXPO）在美国北卡罗来纳州夏洛特市的夏洛特会议中心（Charlotte ConventionCenter）举行。本课题组由惠鑫副教授带队，韩啸、钱伟佳、米晓童三位博士生参会并宣讲了自己的学术论文。
左起依次为钱伟佳，惠鑫，米晓童，韩啸
ASMETurbo EXPO 会议是燃气轮机专业最著名的学术会议之一，每年举办一次，是该方向国际同行交流的重要途径，每年参会人数达到了3000人，在行业内具有相当高的影响力。实际上，美国机械工程师协会的ASME Turbo EXPO与美国航空航天学会的AIAA Propulsion and Energy，是世界范围内航空燃气轮机行业最为重要的两大会议，而且均在每年的6月-7月先后举行，侧面也反映了美国在航空发动机领域的超级大国地位，把持着重要的话语权相声坛子。
与往年一样，本次ASME会议涉及了燃气轮机的气动、传热、燃烧和强度振动等多个学科，吸引了来自世界各地的数千名专家、学者前来参会。
大会第一天，就安排了佐治亚理工学院Tim Lieuwen教授的讲座课程，对目前燃气轮机燃烧中亟需解决的问题做了概括，当然少不了Lieuwen教授最拿手的燃烧不稳定性问题探讨，听大牛现场一讲，对书本上的知识有了更深入的理解。而且燃烧不稳定性确实是目前燃气轮机燃烧室中备受关注的问题，也是学术前沿，相关文章占据了本次大会燃烧板块近1/3的份额。
大会开幕式上，更是请来工业界高层作大会报告。这些企业与高校有很多合作，同时也是ASME这种大规模学术会议的重要赞助商，可以说本次是学术、工程、应用、推广于一身的大会。燃气轮机这个行业，本就工程性很强，工业界与学术界的通力合作，造就了这项产业和相关学科的共同发展。
韩啸博士的课题是燃烧不稳定性方向，更细分一点是分层旋流火焰的非定常燃烧问题。钱伟佳博士主攻液体燃油雾化机理，本次会议宣讲了近年来他在液膜雾化机理方面的研究成果。米晓童博士则展示了课题组研发的TeLESS II燃烧室点火特性方面的研究进展。下面和大家分享这三位博士生参加本次大会的个人感受。
韩啸博士主要关注了与燃烧不稳定性相关的文章和报告。对他印象比较深刻的报告内容有：V型和M型火焰的转换，PVC和热声振荡的竞合关系，限制域、Burner结构对火焰传递函数的影响，环形燃烧室的一些新进展，还有清华大学朱民老师课题组首次对双火焰的G方程建模，等等。在研究方法上，10kHz的PIV和PLIF大规模使用，以及DMD、SPOD、熵波重建等一些新的数学和统计学方法的应用。这些都让人感受到了这个学科的蓬勃发展，及其与其他学科的交叉互动。
从整个燃烧不稳定性学科方向发展的角度来看，总结起来主要有这样几个大方向：火焰动力学、热声耦合振荡、热声模型构建、燃烧噪声、湍流燃烧大涡模拟。
其中，针对单一火焰（以轴向声学模态为主）的相关研究已经相对成熟，并形成了较为闭合的理论框架，包括热声振荡机理、火焰动力学、低阶热声网络模型、大涡模拟等。这一理论框架的发展，主要得益于巴黎理工EM2C实验室、剑桥大学工程系、佐治亚理工Ben Zinn实验室、德国DLR和慕尼黑工大、以及法国CERFACS等研究团队的努力。提出了单一火焰热声振荡的两大机理：延迟时间理论和漩涡/火焰耦合。在预测方法上，则提出了低阶热声网络模型，用火焰传递函数（FTF）封闭释热脉动，可以预测系统稳定性和模态频率，若能获取火焰描述函数（FDF），还可以预测极限环。而在控制方法上，发展了以调节延迟时间为主的主动控制方法，以及以增加阻尼为主的被动控制方法。而在航发LPP燃烧室实际应用中，目前更常用的是采用燃油分级策略以避开易发生燃烧不稳定性的区域。
换句话说，单一火焰（或者说轴向模态）的主线任务已经基本完成，现阶段更多的是支线任务，主要是针对某些特殊情况的细致研究，包括分层火焰、火焰非线性、液雾火焰、特殊构型的Burner、火焰动态转变过程等。
目前的研究热点逐渐向多火焰转变，包括线性排列、矩阵式排列和环形排列，重点是研究在横向模态或者周向模态主导下的热声耦合和火焰响应。其中Tim Lieuwen课题组研究了线性排列的横向模态，宾州州立大学Santavicca课题组研究了矩阵式排列，欧洲的一些课题组则以环形燃烧室研究为主。现阶段，多火焰的燃烧不稳定性研究正处于开疆扩土阶段，实验中发现了很多新的振荡模态和火焰运动形式，而声学模型和大涡模拟也在紧密跟进中。今年大会的多篇文章就是专门针对环形燃烧室中的Spinning（旋转）和Standing（驻定）模态进行建模，以及点火等动态过程的大涡模拟。从实验现象到理论建模，也是对环形燃烧室燃烧不稳定性认识逐步加深的体现。相信再过几年，对周向模态的认识会更加深入，新的理论框架和控制策略也会随之形成。
目前的另一个研究热点是燃烧噪声，包括直接噪声和间接噪声。这是由于随着排气速度的降低，航空发动机射流噪声得到了极大控制，而在发动机整体噪声排放中，燃烧噪声所占的比重逐渐增加，因此未来的低噪声发动机对燃烧噪声提出了更高的要求。张浩锋得益于欧盟的推动，近年来燃烧噪声的相关研究逐渐增多。
总结来说，韩啸博士认为，在现阶段，单一火焰的研究应重点关注：1）更接近实际应用的分层（旋流）火焰，包括火焰结构、火焰响应等；2）液雾火焰，特别是燃油雾化蒸发和声学扰动的关系。而多火焰的研究重点关注点为：1）环形燃烧室中热声振荡的模态和机理；2）火焰对横向扰动的响应，以及如何与环形声学模型相结合；3）大涡模拟，以及如何尽可能降低计算成本。研究方法上，期待有更多的新的实验方法、测量技术和数据处理方法出现，实现对物理过程更深入、细致的捕捉、观察及分析。
同时，韩啸博士对学术圈也有了一些新的体会。每次学术交流，都会增加我们对学术圈的认识。平时只存在于文献中的人物，现在就在眼前；平时或许只能邮件联系，现在就可以面对面交流。现在的学术研究已经非常细致，分工明确，以至于在细分的研究方向上，全世界也没多少人，散落在世界各地。只有这样的学术会议野战尖兵，能够让大家集合起来，相互交流镀金婴尸，当然也不乏精彩互怼。
在会场上遇到了相当多的学术大牛，我们熟悉的就有：Sabestian Ducruix、Polifke、Thomas Sattlemayer、Tim Lieuwen等。宣讲后的提问环节，是最体现功力的时候，大牛们都会积极提问，比如Ducruix的每次提问更是一剑封喉，从未失手，不愧是EM2C掌门人。吓得我们小辈失魂落魄，但又忍不住拍手叫好，只要不封我喉就好。
在国内很难有机会和国际同行交流。欧美之间的联系就紧密得多，特别是欧洲的各大实验室之间，相互交流数据、模型、Code是很常见的事。这种交流很大程度上促进了学术研究，也节约了成本，更有利于发挥不同课题组的特长。另一方面，欧美高校其实与企业的联系也非常紧密，半数以上的报告都致谢了各大燃气轮机公司的资助。随着国内相关企业的崛起，相信校企合作会更加深入和多样化。
钱伟佳博士在会上结识了阿拉巴马大学的雾化与燃烧专家Ajay Agrawal教授和Parker公司的雾化技术专家Adel Ben Mansour博士。Agrawal教授Atomization & Sprays分会场的合作主持人，会后向Agrawal教授就喷雾问题进行了专门请教。
这是钱伟佳博士首次出国参加学术会议曾美慧孜，有如下几个方面的感触：
一是学术交流的氛围。整个会议持续了五天，我们的大部分时间都在各分会场里听学术报告。感受到整个会议自由开放的学术交流氛围，宣讲者会介绍自己的最新研究进展，或是介绍某个项目的进展情况，听众则会以很认真的态度进行提问，有时提问还很尖锐（唉呀妈呀，一剑封喉）。在这样一个宣讲者不怕泄露科研秘密，听众不怕驳了宣讲人面子的环境里，才会催生出真正的学术交流。
三是学术规范的重要性。参会过程中，我们可以看出每个参会者都受到了规范的学术训练，对待研究都非常严谨和严肃，在会上交流的过程中能保证很好交流效果。这提醒了新进入科研的研究生，必须经过严格的训练，达到学术规范的要求，才能进入到一个研究领域的主流圈。
三是讲故事的能力。宣讲论文，如同在向台下的听众讲一个故事，讲究也有不少数独游戏在线 。准备会议宣讲时，就应当考虑如何带着听众切入我们的研究问题，在论述研究方法的过程中清晰地传达想法，最后将获取的结论有逻辑地展示给听众。最后听众得到的是一个有来龙去脉的故事，从而能反馈给我们更多的建议和疑问，帮助我们后续的工作开展。像这样讲故事的能力，清晰表达自己思想的能力，也应当是一个合格博士生必备的基本能力。
总之，参加这样的会议，让我们接触到了本领域内的顶尖学者，交流了研究思想，拓展了研究深度和广度，也增加了自己投身科研的动力，这些经历促进我们成长为一名合格的研究者。
米晓童博士则按照事先定好的计划星新一简介，聆听了许多宣讲报告，包括他所关注的燃烧室熄火、排放、燃料等周里京，还有一些燃烧不稳定性和燃烧数值模拟的报告，确实感受到燃烧不稳定性是目前的研究热点。
总的感受，优秀的成果都是有更加准确和多样的数值模拟和丰富的实验测量为支撑，数值模拟做得漂亮，或是多种光学测量手段相结合，来支撑结论。从个人层面讲，我们需要继续提高演讲能力和英语交流水平。优秀的展示者，在与听众进行交流的时候，有节奏，有重点，我们在这方面亟需提高。而且大家在PPT制作上也花费了不少精力，善于利用动画巨野广电网，灵活作图，既丰富了内容，又清晰地表达了思想。
还好，根据前两天现场得到的经验，米晓童博士对自己的宣讲报告作了修改，并且做了大量练习。整个演讲过程还算顺利，听众提问主要集中在数值结果是否有实验数据支撑，燃料输运路线如何实现，是否考虑点火源本身影响等等。而这些问题在组内演练中大家也都提到过，确实是前期研究的缺憾，也庆幸出发前组内的多次演习帮助我们积累了经验和回答问题的思路。
Turbo EXPO不仅仅是学术交流，还包括了企业展览。27日-29日会场展示了与燃气轮机相关的许多产品，令人耳目一新。像ANSYS、GE、P&W这些知名公司，都在醒目位置布展。其中一些展品也给我们留下了深刻印象，比如本人最近实验中用到的多孔探针，检测火焰筒表面和开孔直径表面的检测仪器，各具特色的燃烧数值模拟软件，3D打印的复杂构件，等等。在航空发动机燃烧这个多学科交叉的领域桜木美央，某个方向的发展都可能对其带来极大的影响，尤其是工具和方法的进步。
本次ASME Turbo EXPO会议，令课题组的同学们收获良多，得到了锻炼，开阔了视野，也发现了不足，找到了进一步提升的方向。
2018年，挪威奥斯陆，再见！