各有关单位：
现对我校参与西北工业大学申报2019年度陕西高等学校科学技术奖励项目——“指尖密封的多学科理论分析与设计”有关信息进行公示，公示期为2018年11月7日-2018年11月11日。公示期内，任何单位或者个人对公示信息持有异议的，可以以书面方式向科技处提出，并提供必要的证明材料。
联系人：王锵 郭梁 联系电话：82312677
项目名称：指尖密封的多学科理论分析与设计
完成单位：西北工业大学，西安理工大学
完成人：陈国定，苏华，张延超
项目简介：
本项目属于航空发动机先进密封技术设计领域。密封装置在保障和提升航空发动机性能方面发挥着重要作用，在航空发动机气路密封装置中存在流体流动、结构振动、传热、摩擦磨损等复杂效应状态下，高效高可靠性密封装置优化设计与数值仿真分析方法的形成、以及在此基础上开展系统完善的相关研究即构成了航空发动机中亟待解决的基础科学问题和核心关键技术。指尖密封作为下一代先进航空发动机气路和轴承腔密封零件的应用前景十分明显。基于先进航空发动机研制需求，本项目旨在深入研究多物理场作用下的指尖密封系统本身蕴含的科学本质，结合工程实际需求提出指尖密封设计研究的新理论、新技术、新方法和新结构，对于掌握指尖密封设计核心技术、继而有助于我国航空发动机性能的提高，具有很高的科学意义和工程价值。自2001年起，在国家自然科学基金、航空科学基金、陕西省自然基金及企业合作课题等科研项目资助下，研究工作历时17年，取得了如下主要发现：
1） 提出了指尖密封泄漏特征和磨损机理分析模型和方法。
针对航空发动机气路密封特有的高温、高速、高压服役特征、以及指尖密封柔性多组件结构构成特点，提出了集成泄漏与磨损特性分析的指尖密封多物理场耦合分析理论方法和数值计算模型，实现了不同结构特征（接触式和流体动压非接触式）、不同型线类型（圆弧、渐开线和一般型线等）、不同材料类别（高温合金和CC复合材料等）指尖密封泄漏与磨损性能的高效、可靠分析与评估，不仅通过多学科技术融合解决了复杂工况下映射出的指尖密封多学科技术问题，而且首次在系统完备分析体系下全面揭示了迟滞特性、热效应、接触特性、流动效应和材料本构特征等物理因素对指尖密封泄漏流动特征和摩擦磨损机理的影响规律。这一在国内率先开展和最系统完备的研究及其成果，为国内指尖密封研究技术的发展和应用奠定了理论基础，据知网查询，本成果被国内从事发动机密封技术研究的主要科研机构（清华大学、哈尔滨工程大学、南京航空航天大学、商用航空发动机公司和沈阳航空发动机研究所等）发表的学术论文他引203次，其中单篇最高被引次数为24次，有关CC复合材料指尖密封的基础研究工作甚至被材料学科的学者在SCI收录学术刊物上引用。
2）建立了多模式多策略结构材料一体化的指尖密封多目标优化设计理论和方法。
基于航空发动机高性能密封研制需求，以及针对多目标优化设计理论固有的优化目标提升彼此制约的属性，提出从结构和材料两个领域定向优化及至同步提升指尖密封性能的优化思想，建立了参数优化和形优化不同模式、主动控制优化和平衡博弈优化不同策略集成的指尖密封宏观结构优化技术，以及高分子复合材料（CC复合材料）细观结构优化布局设计的指尖密封结构材料一体化优化模型和方法，解决了多目标、多工况、多材料、高决策力和适应不同目标追求度的指尖密封性能多目标优化设计和决策问题，实现指尖密封结构和材料耦合一体化性能优化设计，开辟了高性能指尖密封先进结构设计的新方法和新途径。项目组在国内指尖密封优化设计研究方面占据主导地位，目前国内公开发表的有关指尖密封优化设计方面学术论文几乎全部出自本项目组，项目组在国际学术刊物上发表的学术论文也建立了一定的国际影响力。
3）建立了具有多物理效应影响和流固耦合分析特征的指尖密封动态特性分析模型和方法。
为研究航空发动机指尖密封动态服役性能，针对指尖密封多层叠置的复杂结构特点及流固耦合的分析特征，提出了计入热效应、冲击效应和倾斜效应等的指尖密封动态性能分析模型和方法，在不同结构特征（接触式与非接触式）和不同材料类别（高温合金与cc复合材料）的工程应用模式下，实现了指尖密封这种多组件柔性结构系统在多物理场和多学科效应耦合、以及动态激励工况下的时变介质泄漏流动状态、柔性结构件形变及跟随特性、以及密封件摩擦磨损性能的分析计算，有效地解决了具有复杂结构和复杂求解特征的指尖密封的动态性能分析的效率与精度合理匹配，以及基于精准化数值分析的可视化形象表达等问题。项目组开展的这方面研究同样在国内有着重要学术地位，建立的指尖密封动态性能分析方法，被中国科学院工程热物理研究所、中国科学院大学和商用飞机发动机有限公司联合发表在《Tribology International》上的论文称之为“a novel method”（创新方法）。
出版指尖密封学术专著1部，发表论文67篇，SCI索引9篇，EI索引43篇，ISTP索引4篇，其中他引199次。授权国家发明专利2项，软件著作权登记1项。国内诸多同行对本课题组开展的指尖密封研究工作的全面性、系统性、深入性给予充分肯定。研究成果用于中国航发商用发动机公司、中国航发四川涡轮研究院、中国航发湖南动力机械研究所等单位的相关研发工作中，为推进我国先进指尖密封技术发展做出了重要贡献。
主要论文专著目录（限15条）
序号 |
论文专著名称 |
刊名 |
作者 |
年卷页码（xx年xx卷xx页） |
发表时间 |
通讯作者 |
第一作者 |
1 |
指尖密封的分析与设计 |
西北工业大学出版社 |
陈国定，苏华，张延超 |
|
2012.9 |
|
|
2 |
Dynamic Behavior Analysis of Finger Seal Based on Equivalent Dynamic Model |
CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING |
苏华，陈国定 |
2010年23卷590-599页 |
2010.10 |
苏华 |
苏华 |
3 |
Dynamic analysis of C/C composite finger seal |
CHINESE JOURNAL OF AERONAUTICS |
陈国定，王莉娜，余镪鹏，苏华 |
2014年27卷745-758页 |
2014.5 |
陈国定 |
陈国定 |
4 |
Dynamic analysis of finger seal using equivalent model based on distributed mass method |
Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part C-Journal of Mechanical Engineering Science |
陈国定，路菲，余镪鹏，苏华 |
2014年228卷2992-3005页 |
2014.2 |
陈国定 |
陈国定 |
5 |
Effect of temperature on the dynamic performance of C/C composite finger seal |
PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART G-JOURNAL OF AEROSPACE ENGINEERING |
王莉娜，陈国定，苏华，路菲，张延超 |
2016年230卷2249-2264页 |
2015.12 |
陈国定 |
王莉娜 |
6 |
Dynamic performance of a C/C composite finger seal in a tilting mode |
CHINESE JOURNAL OF AERONAUTICS |
赵海林，陈国定，王莉娜，苏华，路菲 |
2017年30卷1603-1614页 |
2017.12 |
陈国定 |
赵海林 |
7 |
Effect of work status on leakage and contact pressure of C/C composite finger seal |
PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART C-JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING SCIENCE |
王莉娜，陈国定，苏华，路菲，张延超 |
2017年231卷925-940页 |
2015.12 |
陈国定 |
王莉娜 |
8 |
Progressive wear prediction of C/C composite finger seal based on ALE adaptive meshing strategy |
PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART J-JOURNAL OF ENGINEERING TRIBOLOGY |
路菲，陈国定，苏华，王莉娜，张延超 |
2017年231卷604-615页 |
2016.9 |
陈国定 |
路菲 |
9 |
Impact dynamic analysis of C/C composite finger seal |
PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART G-JOURNAL OF AEROSPACE ENGINEERING |
王莉娜，陈国定，苏华，路菲，赵海林 |
2017年231卷1225-1237页 |
2016.5 |
陈国定 |
王莉娜 |
10 |
Study on 2.5D C/C composite finger seal integrate optimization combined with microstructural parameters of material and macro geometry of finger seal |
PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART C-JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING SCIENCE |
苏华，王璐 |
2017年231卷1599-1608页 |
2015.11 |
苏华 |
苏华 |
11 |
指尖密封的迟滞特性分析 |
机械工程学报 |
陈国定;徐华;虞烈;苏华 |
2003年39卷121-124页 |
2003.5 |
陈国定 |
陈国定 |
12 |
基于动力学模型的指尖密封迟滞特性 |
机械工程学报 |
雷艳妮;陈国定 |
2007难43卷122-126页 |
2007.5 |
陈国定 |
雷艳妮 |
13 |
指尖密封迟滞特性的机理分析 |
机械工程学报 |
苏华，陈国定 |
2009年45卷57-61页 |
2009.5.1 |
苏华 |
苏华 |
14 |
指尖密封性能优化的一种新方法 |
机械工程学报 |
张延超;陈国定;周连杰;罗健 |
2010年46卷156-163页 |
2010.5.1 |
张延超 |
张延超 |
15 |
基于等效模型的流体动压指尖密封动力学及泄漏量分析 |
航空学报 |
马晓林;陈国定 |
2008年29卷1356-1363页 |
2008.9 |
陈国定 |
马晓林 |
主要知识产权证明目录（限10条）
知识产权类别 |
知识产权具体名称 |
国家 （地区） |
授权号 |
授权日期 |
证书编号 |
权利人 |
发明人 |
专利有效状态 |
发明专利 |
一种轴间指式密封装置 |
中国 |
ZL201610167899.5 |
2017.9.29 |
2625205 |
西北工业大学 |
苏华、陈国定、韩海涛、赵海林 |
有效 |
实用新型专利 |
一种变刚度柔性指尖密封 |
中国 |
ZL201520547511.5 |
2015.12.23 |
4900863 |
西安理工大学 |
张延超、刘凯、崔亚辉 |
有效 |
计算机软件著作权 |
渐开线型指尖密封固有频率分析软件 |
中国 |
2012SR070699 |
2012.8.3 |
软著登字0438735 |
西北工业大学 |
陈国定 |
有效 |
