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职称:教授

电话:010-62797060

E-mail address:xiaotigerzhx@tsinghua.edu.cn

个人简介

肖志祥博士,四川资阳人,教研系列长聘教授,博士生导师,飞行器设计研究所副所长,指导新型飞行器空气动力仿真与总体设计实验室(LASD),清华大学四川招生组骨干教师(负责绵阳、资阳和内江等地区)。

教育背景

1993/09-2003/07年,西北工业大学,飞机工程系,空气动力学专业,分别获得学士、硕士及博士学位。

工作履历

2003年10月起,在清华大学工程力学系、dafabet黄金手机版工作,历任博士后、助理研究员、副教授、教研系列准聘副教授,长聘副教授及长聘教授。

2008年7月-12月,作为“大飞机联合工程队”专家,协助中国商飞上海飞机设计研究院开展C-919的总体方案论证工作。

学术兼职

2021/09-今,中国空气动力学学会,理事

2020/01-今,《Acta Mechanic Sinica》Young Editor

2019/09-今,美国航空航天学会(AIAA)副会士(Associate Fellow)

2019/06-今,JWZFB-HJ舰载航空装备技术专业组专家

2018/01-今,JKW舰载航空技术GF科技专业专家组专家

2018/01-今,国际高精度工业LES/DNS研讨会(HiFiLeD)科学委员会委员

2017/01-今,中国空气动力学会低跨超声速专业委员会,委员

2017/01-今,中国航空学会空气动力学分会载荷专业委员会,委员

2015/01-今,《空气动力学学报》《实验力学学报》青年编委

2012/01-今,总装备部,振动与噪声控制技术专业组专家

2011/11-2019/08,美国航空航天学会(AIAA)高级会员

教学简况

热爱教学事业,致力于培养“空天报国、空天强国”的航空宇航及飞行专业人才。

承担教学任务如下:

1、《航空器总体设计》,本科生(普通生、飞行学员)专业课程, 48学时;

本课程是集成基础理论、空天知识和工程实践的综合课程,架设高等院校和设计厂所、飞行部队的桥梁。

教学特点:“为国选题,分组设计,从无到有,多轮迭代,不断完善,形成方案”。课程之初:论证需求,适时调整;课程之中,三四成组,调研原准,确定参数,选定布局,确定引擎,设计部件,翼身尾起,进气排气;布置全局,分析性能,尝试优化,冻结方案;三维打印,增强成就;课程之尾,预测未来,开拓视野。重视团队,分工合作,交流频繁,提升素质。全程体现“教师教、学生学、一起研”三结合特点。

课程产出:2008年12月,为中国商飞设计“单通道类C-919、双通道宽体C-91、翼身融合式客机”;飞翼式和连接翼式传感器飞机;混合式翼身融合布局的新一代高抗浪水陆两栖飞机等。

2、《飞机部件空气动力学》,研究生研讨课程, 48学时。

本课程直接瞄准工程应用和学科前沿,利于学生迅速进入科研和论文状态。

主要内容:研讨翼型多种典型流动、多段翼型、单独机翼、单独机身、翼身组合、翼身尾组合、多部件非定常干扰等飞机部件流动特征和空气动力特性。

课程特点:由浅入深,2D到3D,亚跨超及高超,定常及非定常,随时更新。

能力培养:多方能力(文献调研、网格生成、软件使用、对比分析、结果展示、交流汇报、发现问题、解决问题等),加强流动机理认识。挑战高难度习题,开阔研究思路,理论联系实际,利于学生迅速进入科研工作和论文撰写状态。

研究领域

始终以服务国家战略需求为最高追求,(一)完善多层次转捩预测体系,含转捩模式、混合方法及直接数值模拟等。(二)构建宽速域RANS-LES混合模型,如发展基准转捩/湍流模式,缓解从RANS到LES的灰区,宽速域自适应耗散格式等。(三)UNITs软件在国家重大或重点工程中的应用。

(一)完善多层次转捩预测体系:自2009年起,在国家科技重大专项科技工程、国家重点研发计划及相关重点型号资助下,发展和完善了多层次转捩预测体系。(A)可压缩转捩/湍流一体化模式,也是RANS-LES混合模型的基准模式:基于机器学习的转捩模式改进,如提出基于自适应采样的降阶POD转捩模式;基于集合卡尔曼滤波(EnKF)的转捩模式参数敏感性分析,并在最敏感参数中引入压力梯度改进转捩模式;在流场反演和机器学习(FIML)框架下,采用神经网络、随机森林等机器学习手段,训练和改进转捩模式,显著缩小转捩误差;考虑粗糙度影响,提出四方程转捩/湍流一体化模式,获得高超条件下粗糙度对转捩的影响规律;修正第二模态适于任意前体外形,用于预测复杂外形自然转捩;结合动网格技术,获得振荡翼型、直升机旋翼、高超声速飞行器姿态改变引起的转捩、气动力特征改变。(B)RANS-LES混合方法,揭示隔热瓦类凹腔、圆柱、钻石、半球等等强制转捩机制;基于转捩模式构造RANS-LES-Tr方法,既能采用转捩模式模拟上游自然转捩,又能准确预测背风面大范围分离;在低速A-Afoil近失速、圆柱、椭球体大攻角,超声速尖拱细长体、高超声速猎户座返回舱等标模算例中,上游转捩和下游脉动压力得以兼顾,计算精度和计算效率双高。(C)DNS揭示凸起物强制转捩机制,指导斜坡型湍流发生器设计;DNS凹腔引起的高超声速边界层转捩机理及气动加热机制。

(二)构建宽速域RANS-LES混合模型。自2003年起,在自然科学基金青年、面上、重点项目、国际合作和相关型号资助下,致力于有机效结合计算精度和效率的RANS-LES混合方法的发展、完善和应用。尤其在“迎风面转捩/背风面大分离共存”“强剪切分离与充分发展各向同性湍流一体预测”等方面,作出了创新性工作;还发展和完善与混合方法匹配的宽速域自适应耗散格式。预测如吸气式飞行器低速发射状态下风载、跨声速级间段激波抖振、超声速旋涡舵面干扰引起的非线性力矩、进气道保护罩引起的激波/边界层干扰、非定常确定进气道起动边界、高速支板/凹腔燃烧室等等;大型运载火箭跨声速激波抖振;隐身战斗机低速大攻角俯仰力矩缩减及脉动压力控制、超声速内埋弹仓压力脉动及降噪控制;隐身无人战斗机内埋弹仓、安全投放、单发停车引起的进气道溢流等;大型客机或运输机起落架低速流动、跨声速激波抖振流动、大型鼓包动载荷及缩减。获得近场压力脉动等非定常流动信息,为结构设计和降噪抑振设计提供输入。

(三)UNITs软件在国家重大或重点工程中的应用。“研以致用”,将前述多层次边界层转捩预测体系及宽速域RANS-LES混合模型应用于航空航天领域国家重大和重点工程是其初心和使命。2008年-今,将UNITs软件全程应用于国家科技重大专项开展疑难攻关,包括预测阻力、确定进气道起动边界、预测动载荷、排除故障、分析异常等。2002年起,间或参与我国隐身战斗机气动难题攻关,如大攻角气动性能分析(X背景机,2002-2003)、PK方案评估(2006-2008)、大攻角低头力矩控制(X验证机,2011-2012)、内埋弹仓动载荷及控制(X验证机,2014-2016)、大攻角立尾动载荷预测及控制(X实验模型,2016-2018)、及旋涡控制及舵效增强研究(X概念机,2021-)。

研究概况

作为项目负责人,独立主持和承担科研项目120余项,包括国家自然科学基金青年、面上和重大研发计划等,牵头国家科技重大专项2项,参与若干项,以及若干航空、航天、航海相关主机厂所迫切希望解决的气动力热、转捩、非定常脉动压力、流动控制、总体设计等。

有过实质合作(签署科研合同)的单位有:航空工业601、603、608、611、623、626、132、182等;中国商飞上飞院;航天科技1院1部、10所、14所,8院8部,11院等;航天科工3院3部、301所、31所,4院4部等;中船719所;中电38所;中兵导控所;海装,空军航空所,火装,空气动力试验基地、测通所等。

参与国家自然科学基金重点与集成项目、航空工业产学研等;积极开展国际合作与交流,如欧盟FP-7的ATAAC,中欧航空合作MARS、IMAGE项目等。

奖励与荣誉

2018年,XXXXX动载荷预测技术研究,获国防科技进步二等奖;

2017年,获清华大学本科招生“优秀招生教师” 奖

2016年,获清华大学本科招生“十年年功” 奖

2014年,获清华大学本科招生“国防定向招生先进工作者”称号

2013年,获清华大学“BM先进个人”奖

2008年,“学生航空创新实践基地建设”,获清华大学教学成果二等奖

2008年,获清华大学挑战杯“优秀作品指导教师”称号

2008年,获清华大学“优秀班主任”一等奖

2007年,获清华大学本科招生“最佳招生新人”奖

2006年,“学生航空创新实践基地”,获清华大学先进集体称号

1999年,获航空工业总公司部级科技进步一等奖

人才培养

已出站博士后3人,毕业博士生8人,毕业硕士生24人;在站博士后1人,在读博士生11人(含5位创新领军工程博士),在读硕士生3人,见附件1。

附录1:LASD实验室成员

工作人员

财务及内务:向春秀(2014-2019,退休)、王利刚(2019-);

科研助理:高胜晖(2019-2021)

博士后

出站:黄静波(2011-2013)、段志伟(2015-2017)、黄河峡(2018-2020);

在站:刘凯(2020-)。

博士研究生

毕业:段志伟(2015.1),罗堃宇(2017.7),刘健(2019.1),王广兴(2019.7),朱文庆、王彪、杨沐臣(2020.7),崔文瑶(2020.10);

在读:工学,郭晓伟、杨益江、白天、贾仕赫、张衡、陆晨阳;创新领军工程,陈嵘、金鑫、汤继斌、操小龙、刘欢。

协助指导博士生

黄静波(2005-2011)、肖良华(2009-2014)

硕士研究生

毕业:刘健(2011.7),李焱、王诗铭(2012.7),张明华(2013.7),高鹏、汪洋(2014.7),罗炯、王恒、瓮哲(2015.7),李笑、张震宇(2016.1),蔡文宽、刘锦通(2016.7),高宇驰、孙元昊、张璇、郑有为(2017.7),黄小玲、刘子源、王银涛、谢津、闫林明(2018.7),谢祝轩(2019.7),薛建恒(2020.7);

在读:庞喻,包晗,封启阳。

本科毕设

黄静波(2005),卢恩巍、史文卿(2006),徐国武(2007),强幍、杨剑兰、周克克(2008),段志伟、王诗铭、张鹏(2009),蔡文宽、高鹏、杨宇(2010),林丽、罗炯、王丽莎、魏宏夔、赵维昊(2011),方子文、冯帆、罗堃宇、吴蓝图、郑有为(2012),富佳伟、李昂、刘子源、张驰宇、张婉佳(2013),高宇驰、蒋梦瑶、刘锦通、解青、朱文庆(2014),黄小玲、谢津、闫林明、杨沐臣、张璇(2015),赵红娇(2016),薛建恒(北理工)、郑敬浩、朱芸、(2017),李梓炫、邵欣圆(南航)、孙宇辰、赵浩铭(2018),李娇莹、马小璇、潘鑫、庞喻(西工大)、杨益江(南航)、张榆(2019),白天、贾仕赫(2020),包晗、陈辂、张衡、孙泓朴(2021),胡宇强、梁榕基、陆晨阳(2022)

学术成果

软件成果:自2000年起,一直致力于发展和完善具有完全自主知识产权的CFD计算软件,目前已经形成独具特色、兼顾物理机理揭示和工程实际应用的、适于全机的定常转捩/湍流模拟软件TRANS和非定常流动精细预测软件UNITs,转捩模式相关的CFD软件TRANS已在航天1院10所、14所、三院301所等使用。

硬件成果:已经建立起逾2000核心的、实验室内部高性能并行仿真系统,计算资源接近70万亿次。

文章发表:以第一、二和通讯作者身份在国内外知名期刊及会议发表论文120余篇,已发表SCI源刊逾40篇,20余次邀请报告,见附件2(截止2021年12月31日)。

附录2:发表的文章:清华大学工作以来的SCI期刊(*为通讯作者)和邀请报告情况(按时间倒序排列)

多层次转捩(DNS 1-3、RANS-LES混合4-7、转捩模式8-14、稳定性分析15-16)

1.Duan ZW & Xiao ZX *, Effects of external disturbances on the diamond-induced transition by DNS. AIAA Journal, https://doi.org/10.2514/1.J060297.

2.Duan ZW and Xiao ZX*,Hypersonic transition induced by three isolated roughness elements on a flat plate. Computers and Fluids, 157, 1-13, 2017.

3.Duan ZW, Xiao ZX* and Fu S. Direct numerical simulation of hypersonic transition induced by an isolated cylindrical roughness element. Science China Physics, Mechanics & Astronomy, 57(12), 2330-2345, 2014.

4.Wang GX, Xiao ZX* & Chen LZ. Simultaneous simulation of transition and massive separation by RANS-LES-Tr model. Aerospace Science and Technology, 105, 106026, 2020.

5.Cui WY, Xiao ZX* & Yuan XJ. Simulations of transition and separation past a wind-turbine airfoil near stall. Energy, 205, 118003, 2020.

6.Xiao ZX *, Wang GX, Yang MC, Chen LZ. Numerical investigations of hypersonic transition and massive separation past Orion capsule by DDES-Tr. International Journal of Heat and Mass Transfer, 137, 90-107, 2019.

7.Xiao LH, Xiao ZX, Duan ZW and Fu S*. Improved-delayed-detached-eddy simulation of cavity-induced transition in hypersonic boundary layer. International Journal of Heat and Fluid Flow, 51, 138-150, 2015.

8.Yang MC & Xiao ZX*. Improving the k-ω-γ-Ar transition model using the field inversion and machine learning framework. Physics of Fluids, 32, 064101, 2020.

9.Yang MC & Xiao ZX*. Parameter uncertainty quantification for a four-equation transition model using a data assimilation approach. Renewable Energy. 158, 215-226, 2020.

10.Yang MC & Xiao ZX*. POD-based surrogate modeling of transitional flows using an adaptive sampling in Gaussian process. International Journal of Heat and Fluid Flow. 84, 108596, 2020.

11.Yang MC and Xiao ZX*, Distributed roughness induced transition on wind-turbine airfoils simulated by four-equation k-omega-gamma-Ar transition model. Renewable Energy, 135, 166-177, 2019.

12.Liu J, Xiao ZX* & Fu S. Investigations of unsteady transition flows over a pitching airfoil using a k-- transition model. AIAA Journal, 56(9),3776-3781,2018.

13.Wang GX, Yang MC, Xiao ZX* & Fu S. Improved k-- transition model by introducing the local effects of nose bluntness for hypersonic heat transfer. International Journal of Heat and Mass Transfer, 119, 185-198, 2018.

14.Zhao M, Xiao ZX and Fu S*, Predictions of transition on a hovering tilt-rotor blade. Journal of Aircraft, 51(6), 1094-1103, 2014.

15.Xu GL, Xiao ZX and Fu S*. Secondary instability control of compressible flow by suction for a swept wing. Science China Physics, Mechanics & Astronomy, 54(11), 2040-2052, 2011.

16.Xu GL, Xiao ZX and Fu S*. Analysis of the secondary instability of the incompressible flows over a swept wing. Science China Physics, Mechanics & Astronomy, 54(4), 724-736, 2011.

宽速域RANS-LES混合模型及其应用

17.Liu J, Chen JQ, Ren HX, Zhang Y, He XY, Xiao ZX*, Correlations of unsteady vortex burst point and dynamic stability over a pitching double-delta wing. Aerospace Science and Technology. 107, 106256, 2020.

18.Liu J, Xiao ZX *, Low-Frequency Oscillation over NACA0015 Airfoil Near Stall at High Reynolds Number. AIAA Journal, 58(1), 53-60, 2020.

19.Zhu WQ, Xiao ZX* & Fu S. Numerical modeling screen for flow and noise control around tandem cylinders. AIAA Journal, 58 (6), 2504-2516, 2020.

20.Zhu WQ, Xiao ZX * & Fu S. Studies of flight-velocity effects on near-field and intermittent properties of a subsonic jet. Computers & Fluids, 196, 104351, 2020.

21.Wang B, Liu J, Xiao ZX* and Yang YJ. Numerical studies of undulation control on dynamic stall for reverse flows. Acta Mechanics Sinica. 36, 290–305, 2020.

22.Wang B, Liu J, Li QB, Yang YJ and Xiao ZX*, Numerical studies of reverse flows controlled by undulating leading edge. Science China Physics, Mechanics & Astronomy, 62(7),94712, 2019.

23.Liu J, Zhu WQ, Xiao ZX*, Sun HS, Huang Y & Liu ZT. DDES with adaptive coefficient for stalled flows past a wind-turbine airfoil. Energy, 161,846-858, 2018.

24.Liu J, Luo KY, Sun HS, HY, Liu ZT & Xiao ZX*. Dynamic response of vortex breakdown flows to a pitching double-delta wing. Aerospace Science and Technology, 72, 564-577, 2018.

25.Cui WY, Liu J, Sun YH, Li QB, and Xiao ZX*. Airbrake controls of pitching moment and pressure fluctuation for an oblique tail fighter model. Aerospace Science and Technology, 81,294-305,2018.

26.Tan S, Li QB*, Xiao ZX and Fu S. Gas kinetic scheme for turbulence simulation, Aerospace Science and Technology, 78, 214-227, 2018.

27.Luo KY, Zhu WQ, Xiao ZX*, Weng Z, Deng LD, Liu J & Yang DG, Investigations on spectral characteristics of passive controls in a supersonic cavity flow. AIAA Journal, 56(7),2669-2686,2018.

28.Luo KY, Weng Z, Xiao ZX* & Fu S. Improved delayed detached-eddy simulations of sawtooth spoiler control before supersonic cavity. International Journal of Heat and Fluid Flow, 63, 172-189, 2017.

29.Xiao ZX* and Luo KY. Improved delayed detached-eddy simulations of massive separation around triple cylinders. Acta Mechanica Sinica. 31(6), 799–816, 2015.

30.Liu J, Sun HS, Liu ZT, Xiao ZX*, Numerical investigation on unsteady vortex breakdown past the 80/65 double-delta wing. Chinese Journal of Aeronautics, 27(3), 521-530, 2014.

31.Xiao ZX, Liu J, Luo KY, Huang JB and Fu S*. Numerical investigation of massively separated flows past rudimentary landing gear using advanced DES approaches. AIAA Journal, 51(1), 107-125, 2013.

32.Xiao ZX, Liu J, Huang JB and Fu S*. Numerical dissipation effects on the massive separation around tandem cylinders. AIAA Journal, 55(5), 1119-1136, 2012

33.Huang JB, Xiao ZX, Liu J and Fu S*. Simulation of shock wave buffet and its suppression on an OAT15A supercritical airfoil by IDDES. Science China Physics, Mechanics & Astronomy, 55(2), 260-271, 2012.

34.Xiao ZX*, Liu J and Fu S. Predictions of massive separation around landing-gear-like geometries. Journal of Hydrodynamics, 22(5), 883-888, 2010.

35.Xiao ZX* and Fu S. Studies of the unsteady supersonic base flows around three afterbodies. ACTA Mechanics Sinica,25, 471-479, 2009.

36.Xiao ZX*, Zhang YF, Huang JB, Chen HX and Fu S. Prediction of separation flows around a 6:1 prolate spheroid using RANS/LES hybrid approaches. ACTA Mechanics Sinica, 23(4), 369–382, 2007.

37.Fu S*, Xiao ZX, Chen HX, Zhang YF, and Huang JB. Simulation of wing-body junction flows with hybrid RANS/LES methods. International Journal of Heat and Fluid Flow, 28, 1379-1390, 2007.

38.Xiao ZX*, Chen HX, Zhang YF, Huang JB and Fu S. Study of delayed-detached eddy simulation with weakly nonlinear turbulence model. Journal of Aircraft, 43(5), 1377-1385, 2006.

其他

39.Huang HX, Tan HJ*, Lin ZK, Li ZJ, Sun S, Chen H, Xiao ZX, Flowfield of a helicopter submerged inlet with power output shaft. Acta Mechanica Sinica, 37(1), 156–168, 2021.

40.Xie Q, Xiao ZX, Ren ZY*, A spectral radius scaling semi-implicit iterative time stepping method for reactive flow simulations with detailed chemistry, Journal of Computational Physics, 368, 47-68,2018.

41.Liu J, Sun HS, Huang Y, Jiang Y, Xiao ZX*,Numerical investigation of an advanced aircraft model during pitching motion at high incidence. Science China –Technological Sciences, 59(2), 276-288, 2016.

42.Huang JB,Xiao ZX and Fu S*, Study of control effects of vortex generators on a supercritical wing. Science China –Technical Sciences, 53, 2038-2048, 2010.

43.Xiao ZX*, Chen HX, Fu S and Li FW. Computations with k-g model for complex configurations at high-incidence. Journal of Aircraft, 42(2), 462-468, 2005.

邀请报告

1.肖志祥,吸气式飞行器进气道起动边界及抗反压能力研究, M4级组合动力进排气设计与试验技术研讨咨询会,2021年12月1日,四川成都.

2.肖志祥,宽速域RANS-LES混合方法中的自适应耗散格式,HOMA-CFD-2021,2021年7月23-25日,上海大学,上海.

3.肖志祥*,宽速域RANS-LES混合方法及其应用,中国科学院力学研究所,2021年6月2日,北京.

4.肖志祥*,高超声速边界层转捩及非定常湍流数值仿真,国防科学技术大学,2021年4月9日,湖南长沙.

5.肖志祥*,转捩与非定常分离流动一体数值预测,空气动力学四季学术论坛,2021年3月9日,中国航天空气动力研究院,北京.

6.肖志祥*,基于数据驱动的四方程转捩模式研究,数据智能赋能流体力学学术研讨会,2020年11月,西北工业大学,陕西西安.

7.肖志祥*,RANS-LES混合方法框架体系,2020年7月23日,中国空气动力研究与发展中心,四川绵阳.

8.肖志祥*,发动机喷流与机翼安装效应对气动噪声的影响研究,2019年11月28日,2019超级云计算应用年会暨AMD HPC应用研讨会,北京.

9.肖志祥*,RANS-LES混合方法框架体系,第15届全国高性能计算学术年会-航空航天领域高性能计算应用论坛,2019年8月24日,内蒙古呼和浩特.

10.Xiao ZX*, Simultaneous studies of flows with transition and massive separation, Int. Symposium on High-Fidelity Computational Methods & Applications, 14-16, Dec, 2019, Shanghai.

11.肖志祥*,高超声速转捩与湍流过程中流动结构的精细预测,第十三届中国系统建模与仿真技术高层论坛,2018年10月30-31日,北京.

12.肖志祥*,高超声速边界层转捩模拟及解析,中国科学技术大学,2018年5月27日,安徽合肥.

13.Xiao ZX*,Unsteady flows and airframe noise past landing gear-like geometries, 1st Advanced AeroAcoustics Workshop, Nov.29-30, 2017, BUAA, Beijing.

14.肖志祥*,转捩与非定常湍流预测进展,西北工业大学力学论坛暨第一届“力学日”, 2017年11月2~4日,西安.

15.肖志祥*,刘健,罗堃宇,RANS-LES混合方法对非定常载荷的精细模拟,中国航空学会空气动力学分会飞行载荷专业委员会第一届学术交流会,2016年12月8-9日,广东珠海.

16.肖志祥*,进气道不起动影响因素研究,第五届冲压发动机技术交流会, 2015年9月23-25日,福建厦门.

17.Xiao ZX & Fu S*. Simulations of Complex Turbulent Flows with RANS-LES Hybrid Approaches. 3rd symposium on Fluid-Structure-Sound interactions and Control (FSSIC3), July 5 – 9, 2015, Perth, Australia.

18.肖志祥*,IDDES方法在LAST实验室内的应用及展望,中国力学大会-2013——“RANS/LES混合方法研究进展”专题研讨会,2013年8月,陕西西安.

19.肖志祥*,起落架类非定常大范围分离流动预测,中国空气动力学学会CFD专业委员会, 2011年9月,福建武夷山.

20.肖志祥*,RANS/LES混合方法及其应用,中国力学大会-暨钱学森诞辰100周年纪念大会——流体力学分会场,2011年8月,黑龙江哈尔滨.

21.Fu S *, Xiao ZX, Huang JB and Zhang YF, Investigation of Practical Flow Control Methodologies with RANS/LES Hybrid Methods, 3rd Symposium on RANS/LES Hybrid Methods, June 2009, Gdansk, Poland.

发明专利

黄河峡、肖志祥等:一种带功率输出轴的直升机埋入式进气道,北京2021-0108 .