使用非正交曲线坐标与非正交速度分量轴流式压气机转子三元跨声速流场势函数方程人工可压缩性——近似分解因式解

本文运用张量方法,推导出使用非正交曲线坐标与非正交速度分量的三元散度形式的势函数方程,并构造了用于求解这一方程所描述的叶轮机械内部三元跨声速流场的人工可压缩性——近似分解因式格式.文中,用本文方法所编排的计算机程序对DFVLR单级轴流式压气机转子三元跨声速流场进行了计算.计算结果表明:本方法计算稳定、收敛迅速、计算结果与实验结果基本一致.     

叶轮机械三元跨声速势流多重网格分解因式格式数值解

基于作者本人发展的用于分析求解叶轮机械三元跨声速势流的AF2格式,并结合Jameson发展的用于求解二元跨声速势流的MAD格式,本文提出了一种用于快速求解叶轮机械三元跨声速势流的新的全隐式多重网格分解因式格式(MAF格式)并用其对西德DFVLR单级轴流式压气机转子三元跨声速流场进行了求解计算。     

CAS压气机转子跨声速流场S_1/S_2流面全三元迭代解

作为跨声速单级压气机基础研究工作的一部分,本文在过去完成的跨声速流场准三无迭代解的基础上,发展了在任意翘曲的S_1流面和若干个S_2流面上跨声流函数解相互迭代的全三无计算程序体系。对CAS跨声单转子内部流场进行了验算。经过七轮迭代,第一次得到了三元跨声流场(不假定无旋)全三元迭代解,验证了跨声速全三元迭代计算的收敛性。     

DFVLR压气机转子中跨声速流动的两类流面准三元迭代解

本文依据三元流动的通用理论,完成了一个跨声速压气机转子流场的准三元迭代计算。计算表明,使用S_1跨声速正问题程序和S_2反问题程序的迭代方法是十分有效的。计算中一系列合理措施的采用,解决了迭代的收敛问题,收到了颇为满意的效果。文中的算例是西德具有详细内部流动测量数据的DFVLR跨声速转子的设计点工况,计算结果与实验值进行了比较。     

CAS压气机跨声速流场主流-边界层准三元迭代解

本文在S_2/S_1流面准三元迭代的基础上,建立了S_1流面和S_2流面的主流-边界层迭代汁算方法,以及S_2/S_1流面之间的无粘-粘性准三元迭代系统,首次完成了跨声速压气机流场的中心S_2流面和六个S_1流面之间的主流-边界层迭代计算,得到了无粘-粘性准三元迭代解.本文为进行跨声速压气机流场无粘-粘性准三元迭代提供了工程实用的计算方法,扩大了两类流面理论在叶轮机械粘性流动计算中的应用.     

CAS压气机转子中跨声速三元流动的S_1/S_2流面准三元迭代解

本文对我所跨声速单级轴流压气机0.8和0.9设计转速下转子通道内及其上、下游的流场,进行了S_1、S_2两类流面迭代计算,分析了三元跨声速流场,并与使用双焦点激光测速仪的测量结果进行了比较。在分析计算中,以激光测量的出口绝对气流角分布,常规测量的出口滞止压力分布及通过扭矩测量值校正得到的转子效率为输入参数,进行了6轮迭代计算,得到了跨声流场的收敛解。计算结果与测量值较接近。     

非正交座标S_1流面流函数跨音松弛计算

本文在吴仲华教授的叶轮机械三元流动理论的基础上,推导了非正交曲线座标系下的叶轮机械流函数方程及有限差分方程的通用形式.这些方程可用于平面、任意迥转面及任意翘曲的S_1或S_2流面的跨音及亚音流场计算。数值求解中采用了混合差分格式线松弛计算方法。采用了密度预测法由流函数值唯一确定了密度值,解决了流函数方程求解跨音流场的困难,用此方法编制了计算机程序并作了计算,所得结果与实验结果比较一致。     

S_1流面跨声流场流函数矩阵解

跨声速叶栅流的计算,可采用时间相关法求解Euler方程,或用松弛方法求解势函数方程和流函数方程。一般说来,时间相关法耗费机时较多,势函数方法仅对无旋流适用。流函数方法适用于二元有旋流的计算,并且边界条件也较为简单,可方便地进行S_1和S_2两类流面迭代得到三元解。流函数方法的跨声计算最大的困难是密度双值问题     

含激波跨声速S_2流面反问题的椭圆型方程间断解

在充分的理论依据之上,通过找到叶轮机械S_2流面反问题运动方程的适当守恒形式,把激波关系嵌入主方程,提出了求子午面速度为亚声速的含激波跨声速S_2反问题的椭圆型方程间断解的数值方法.由于方程是统一的椭圆型的,算法简单可靠.编制了计算机程序并试算了例题.本方法可用于与S_1“激波拟合——分区计算”的跨声速三元流动迭代求解方法中.     

有旋转效应和流片厚度变化的叶轮机械边界层的积分方程求解法

一、前言 在叶轮机械中,气体通过高速旋转的压气机和透平转子,计算时一般采用非惯性坐标系统,即把坐标系统取在转子上,于是动量方程中就出现了离心力和科氏力项,边界层方程中也包含这些项.另外,用S_1和S_2两类流面迭代的计算中,如果要在S_2流面上求解边     

使用非正交曲线坐标与速度分量S_2流面跨音速流函数解

基于叶轮机械两类流面迭代计算理论,在非正交曲线坐标上建立了S_2流面上弱守恒型流函数方程.使用人工密度修正方法求解S_2流面跨音流动正问题,用速度积分方法避免了密度双值问题,并编制了相应的计算机程序.     

非正交曲线坐标叶轮机械S_2流面正问题计算机程序

对于非正交曲线坐标叶轮机械S_2流面正问题(亚声速情况)在计算机上实现了一种收敛算法.对一个高载荷轴流式两级风扇的验算说明计算结果与实验数据相比很一致. 主导方程采用新推得的非线性形式——方程(8),与传统沿用的线性形式——方程(13)相比,当流场中高亚声速区较大时,新解法改善了数值求解过程的收敛性.     

具有混合型边界条件的叶栅流动计算

1、前言 本文讨论的混合型问题,仍属叶轮机械中的“正问题”。但其中某些边界条件是未知的,须依赖适当的物理假定。这些假定在被实验证实之前,至少必须在计算求解时是可行的。 典型的例子是具有长短叶栅的离心压气机叶轮的S_1流面流动和有内外涵道的风扇压气机转子内的S_2流面流动。本文将以前者为例,讨论这种“混合型”问题的解法。 2、基本方程     

跨声速轴流压气机转子叶片的掠形优化研究

本文通过对掠形叶片在跨声速压气机转子上的应用发展回顾,发现当前掠形叶片在叶轮机领域得到重视应用的同时,还存在掠形如何改善压气机性能的争议.为了探索掠形叶片对轴流压气机跨声速转子的性能影响,本文采用数值优化的方法对一个跨声速转子的性能进行了优化研究,结果证明:前掠叶片对压气机性能有较为明显的影响.     

跨声速轴流式压气机三元流动设计的理论、方法和应用

基于吴仲华的三元流动理论,完成了单级跨声速轴流式研究压气机的气动热力学设计.经过两类流面的五轮迭代计算,S_1迥转面上的中心流线与中心S_2流面上相应流线的形状基本重合,其上参数如V_(θr)、△_s/R和流片厚度等大致相等,获得了三元流场的收敛解,同时也确定了满足各项设计判断准则及所需流量的流道和叶型.对超声速进气截面的流场分析表明,由于通道激波的滞止作用,波后的V_(θr)、△_s/R等量都发生了突跃.     

跨音透平变工况计算

得到了一组包括S_2流面方程、简化S_1流面方程(用于求解叶栅尾部三角区)、流动损失关系方程及落后角关系方程的联合方程组,此方程组用于计算透平机械的正问题。 考虑了亚临界、临界及超临界流动的本质差别,在阻塞计算中考虑了损失的影响。用一种联合求解的方法来求解此方程组。损失、落后角及其它流动参数是在同一迭代过程中得到的,所以不会发生假堵塞,收敛也快。完成了计算机程序并用于跨音透平非设计性能的计算。 用此程序计算透平级出口性能得到了满意的结果。折合流量、效率及膨胀比与实验结果相当符合,计算结果与实验数据之差在1％之内。     

非正交曲线坐标S_1流面流函数反问题松弛计算

本文在文献[1—3]工作的基础上,从叶轮机械S_1流面反问题提法之一(给定叶栅吸力面速度分布及叶片厚度分布求解叶型坐标)出发,推导了流函数反问题主方程及有限差分方程.这方程是以计算网格坐标为主变量的二阶偏微分形式的动量方程,解决了文献[4—7]所未能解决的使用有旋的运动方程求解的问题.此方程与有旋的S_2流面流函数方程的一致性保证了叶轮机械三元求解的收敛性.进一步完善了叶轮机械使用两类流面的三元流设计方法.编制了计算机程序对典型的叶型作了计算例子,结果是理想的.     

跨声速叶栅流的激波捕获-分区计算法

本文基于文献[1]提出的建议,即先用流函数方程或势函数方程计算压气机叶栅的跨声速流场,得到大致的通道激波位置后,再对激波的上、下游区分别进行计算;最后通过对激波位置的调整以满足Rankine-Hugoniot条件,得出确切和明晰的激波形状及气流参量通过激波的突跃变化.文中对具有实验数据的一个双圆弧叶栅分别用势函数方法和流函数方法捕获通道激波并将二者所得激波的平均位置作为分区计算时进行通道激波调整的初始波形.在计算结果同实验值的比较中,还考虑了平面跨声速叶栅实验时实际存在的轴向速度密度比和沿流线熵增对计算结果的影响,所得计算结果是接近实验值的。     

跨音速单转子压气机气动设计的优化

本文发展了一种提高跨音压气机效率的优化设计方法。该方法由快速叶片造型和网格生成、三维NS方程求解器和优化方法三部分组成。以绝热效率为设计目标,只选择两个参数-最大弯度和最大厚度相对位置沿叶高的分布为优化参数,成功设计了一个跨音单转子压气机。在此基础上,进一步考察了叶片端布周向弯曲对跨音单转子压气机性能的影响。     

压气机转子内高亚声速三元流场计算及与激光测量值的比较

作为跨声速轴流压气机研究计划中的一个部份,使用双焦点激光测速仪测量了转子上下游及转子通道内的流场,同时进行三元流分析计算并与测量结果进行比较.本文着重介绍所采用的三元分析计算方法.它以激光测量的出口绝对气流角分布,常规测量的出口总压分布及扭矩测量得到的转子效率作为计算的输入参数,从而得到转子内部的详细流动.在部分转速下的计算结果与测量结果是相当接近的.