北京理工大学机械与车辆学院叶轮机械与增压技术研究所始建于1958年，前身为燃气轮机实验室、涡轮增压实验室。是从事微小型燃气轮机、内燃机涡轮增压系统、新型热力循环系统设计、性能及可靠性研究的专业科研机构。研究所现有正式教职工17人。博士研究生近20人，硕士研究生50余人。现有高压气源、压气机及涡轮综合性能试验台、增压器可靠性试验系统、涡轮动态特性试验台、发动机高原环境模拟试验台、微型燃气轮机燃烧试验台、纹影系统以及油雾发生装置。主要科研方向包括：叶轮机械高效能量转换及管理、动力系统增压技术、动力系统可靠性及结构完整性、新型动力系统及热力循环等。承担国家自然科学基金项目、装备重点型号和预先研究项目、科工局基础产品创新项目、两机专项以及多个国际合作项目等，其中国家自然科学基金项目16项（含重点基金1项）。近年来共获得部级科技进步奖6项，其中“车用涡轮增压器设计理论、设计方法及试验技术”获教育部科技进步二等奖，在增压系统设计和测试领域处于国内领先水平，支撑国内增压器企业创造了巨大经济效益；近5年内授权发明专利50项，在国际顶级、重要期刊上发表论文100余篇。研究方向包括：

1.叶轮机械高效能量转换及能量管理

研究内容：叶轮机械气动热力学、叶轮机械内部复杂流动损失机理及流动控制、高效能量转换；航空发动机/燃气轮机整机和部件先进设计、仿真、优化及系统集成；宽空域/速域涡轮基组合发动机能量管理策略与先进仿真方法；机器学习/大数据分析方法及其应用；发动机整机/叶轮机多维度融合协同仿真方法；数字航空发动机/燃气轮机平台构建及智能仿真。

基于数值模拟方法和实验手段，针对轴流涡轮及压气机、径流涡轮及压气机内部复杂非定常流动及损失机理进行了系统的研究，开展了流-热、流-构、流噪声、间隙流抑制、流动稳定性控制方法、激波抑制、转-静干涉激振抑制等方面的研究工作；提出了压气机失速先兆判别方法和扩稳理论；针对燃气轮机涡轮及压气机内部主流及复杂二次流动展开了系统研究；基于流动损失机理和流动控制方法，开发出系列高性能压气机及涡轮核心气动部件。

基于整机性能先进仿真方法研究，搭建了丰富的部件模型库，开发了面向对象、灵活建模、通用易用的涡轮基整机性能仿真程序；通过燃料/热管理系统、发电系统模型库开发，搭建了动力系统、能量管理系统一体化仿真平台；发展了整机0D、叶轮机部件1D/3D多维度融合协同仿真方法及工具；开展了微型涡喷发动机整机性能方案设计及核心部件开发；持续搭建和发展数字航空发动机/燃气轮机平台，并实施智能仿真。

2.动力系统增压技术

研究内容：车/船/航空内燃机增压系统，两级增压系统、可变几何增压系统及其关重件；涡轮增压系统试验测试方法；电辅助涡轮增压器；燃料电池空气及氢气增压系统、航空环控系统增压技术。

基于CFD预测设计方法和实验手段，开发了系列涡轮增压器并为国内增压器制造业提供了有力的技术支撑；开展了船机涡轮增压器、机车用涡轮增压器等方面的系统及部件设计研究；开发了可变几何压气机、可变几何涡轮以及二级增压系统，所研发的系列增压器性能达到国际主流企业同等水平；在增压系统试验测试技术方面形成了系统全面的测试方法，并研发了系列试验台，为增压器制造业广泛使用；开发了适用于30kW-200kW燃料电池电堆的系列化单级/双级超高速无油离心空压机、

3.动力系统可靠性及结构完整性

研究内容：空气轴承、浮动轴承、球轴承支撑的超高速转子稳定性及转子动力学、叶轮机械结构失效评价、寿命预测与可靠性评估、燃料电池系统及部件耐久性；航空环控系统流致疲劳及可靠性。

开展了增压器叶轮在复杂环境/载荷下损伤/缺陷演化的机制和规律，形成了多尺度/多场耦合的新损伤理论，构建了基于失效机制的超长寿命预测及可靠性评估方法；针对微小型叶轮机械超高速、轻载荷、大柔性、小尺寸、变工况、多激励等特点，开展了转子动力学非线性激励、跨临界转速、多参数耦合等动力学特性研究。

利用原位测试技术开展了燃料电池核心膜电极耐久性研究；采用针对机械-化学降解退化，开展了质子交互膜渐进损伤演化研究；针对燃料电池多场物理场特性，开展了多流道设计方法及水管理特性研究。

4.新型动力系统及热力循环

研究内容：热泵系统；有机朗肯循环余热回收系统；超临界CO2循环系统；新型智能化波浪能动力系统。

利用ORC技术开展了内燃机余热回收利用和太阳能光热发电研究；采用HFC工质和CO2工质，开展了新能源车辆热泵空调技术研究；针对新型热力循环中涡旋膨胀机开展了设计方法及性能研究；针对海洋无人动力系统，开展了新型波浪能利用机电耦合系统研究。

研究所班子成员

更新时间：2023年11月