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。     

叶轮机械中有旋流准三元设计和全三元分析的联接解

本文介绍了一个将叶轮机械的准三元设计和全三元流场分析解联结起来的计算方法和程序系统,是文献[13,14]所介绍的准三元和全三元计算工作的继续和发展.在本方法中首先使用一个中心S_2流面与一组S_1迴转面迭代进行叶片的准三元设计,接着使用两类普遍S_1,S_2流面交替迭代,对设计出来的叶片进行全三元流场分析解.该计算方法体现了使用中心S_2流面的优点,即很方便地从准三元扩展到全三元计算,程序结构简单,机器内存不需显著增加,可以得到三维空间沿流面直观的流动图形.算例表明该程序在准三元及全三元计算中的收敛性是很好的,在设计实践中可以得到有效的使用。     

轴流式压气机两类流面迭代三元完全解

本文根据文献[1]提出的三元流动通用理论,使用两类流面的交替迭代求解三元流场的方法,在已有的S_1和S_2流面计算机程序的基础上,建立起一个数值求解叶轮机械三元流场的完整体系。本文算例的收敛过程和计算结果充分证明了用两类流面交替迭代方法求解三元流场的有效性。     

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.     

CAS压气机转子跨声速流场全三元解的分析及其与准三元解和双焦点激光测量值的比较

文献[1]对CAS跨声速压气机转子内部流场进行了s_1和s_2两类流面计算,得到了全三元迭代解。本文详细描绘、分析了文献[1]中s_1和s_2流面以及与之准正交的截面P_3上气流参量的变化规律及空间激波的形状和位置。将全三元解分别与准三元解和L2F测量值进行比较表明:两种解法的结果是相近的,理论计算与实验结果也是比较接近的。但全三元解比准三元解能更准确地反映三元效应。     

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.     

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     

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.     

轴流式叶轮机械全三元流动正问题的简单近似解

一、前言 中心流面法和中心流线法一样,都是使用级数展开,从一流面(线)出发进行全流场计算.和中心流线法相比,中心流面法发展较晚.文献[1]首先使用逐个S_2流面推广展开的方法实现了文献[2]提出的使用中心流面法求解全三元反问题的想法.文献[3]进一步引入了流面坐标系,实现了直接从中心S_2流面高阶展开.本文把这种方法推广,进一步使用中心流面法求解轴流式叶轮机械全三元流动正问题.     

对亚音速静子使用一个中心S_2流面与多个S_1迴转面的三元迭代解

根据五十年代初开始建立起来的三元流动通用理论,利用文献[2—5]提供的计算机程序,用一个中心S_2流面和几个S_1迴转面交叉迭代的方法进行了高亚音静子的三元气动设计(反问题)计算。在交叉迭代过程中,静叶前S_1流片的形状和厚度变化及前、后远方的边界条件是一个不易确定的问题。本文通过新近提出的一个满足静叶前间隙中规定气体参量的相当流场的计算方法得到S_1流片的形状和厚度以及远前方周向均匀的进气条件。在迭代过程中熵的处理的一致性也是一个需要考虑的问题。计算结果表明S_1计算中必须适当考虑熵增的影响,以便与S_2流场中的熵值相一致,并能得到较高的迭代精度。这样做后,本文经过四轮迭代,就得到了S_1和中心S_2对应点上的各项参数相对差别都在2％以内的收敛解,并同时得到了满足流量和厚度分布的叶型及其叶面上的压力分布和速度分布,因之是一个可以实用的三元流叶片设计方法。     

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。     

使用非正交曲线坐标与非正交速度分量的跨声速S_2流面势函数方程人工可压缩性迭代解

本文推导建立了适于求解跨声速轴流式压气机转子中S_2流面正问题的全守恒型势函数方程,方程的求解采用人工密度的方法和一种新的Φ-ρ(Γ)迭代方法,能在S_2流面上自动捕获激波.用本方法编制的计算机程序对西德DFVLR单级跨声速轴流式压气机转子的一个最高效率点实验工况进行了验算,并将计算结果与实验结果作了比较。     

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。     

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.     

使用非正交曲线座标与非正交速度分量跨声速S_1流面势函数方程人工可压缩性——近似分解因式解

本文运用文献[1—3]提出的叶轮机械三元流动的理论、方程和座标系分析了S_1流面跨声流场,并发展了一种快速隐式算法.在这一算法中,将外流计算中最近发展成熟的近似分解因式方法,在对其人工密度的处理进行了某些修正之后,首次引入到叶轮机械内部跨声流场的数值计算中。对一些叶栅计算的结果表明:本方法收敛迅速、稳定,计算结果与实验结果基本一致。     

跨音S_1流面反问题流函数方程解法

本文在文献[1—3]的基础上发展了一种不受无旋条件限制的S_1流面跨音反问题的解法.此方法可用于在叶片表面上有局部激波条件下的叶型的设计.可以很方便地获得预先规定的叶片表面的速度分布及叶型周向厚度分布的叶型.在计算中找到了叶型厚度与叶片表面速度分布之间的相互依赖影响关系.从而发展了一种两步求解的物理与数学模型.用此方法能设计出既满足气动性能要求又满足强度性能要求的叶型.编制了计算机程序并对典型的例子作了数值计算,结果是令人满意的.     

关于计算透平机械内部准三元流动的S_2流面的讨论

一、关于平均S_2流面 在叶轮机械准三元流动计算中,从原则上讲可以选取任一个S_2流面与多个S_1流面迭代求解。但当从整体上分析叶栅的气动性能或进行叶片的造型时,选取不同定义的平均S_2流面得到的不同解使我们难以唯一地确定一个叶片流道内的平均参数。不同的作者使用的平均S_2流面的定义是不同的。我们给这些不同定义的平均S_2流面标以新的名称以     

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。     

透平准三元设计中S_2流面计算探讨

一、引言 自从吴仲华教授创立的叶轮机械三元流动理论广泛应用于叶轮机械的气动设计以来,S_1、S_2两类流面的三元迭代求解方法有了迅速发展。在准三元迭代计算中,由于流线在子午面投影是连续的,若给定远方进、出口参数及间隙站环量,就可一次解出多级叶片中心S_1流场,而S_2流面由于动静叶间有相对运动,在稳定流动下只能计算一有前后延伸空段的单排叶片段,且此延伸空段的参数是多级中心S_2流面计算所没有的。因此为S_1流     

跨声速叶栅流计算中边界层的影响

一、引言 在跨声速叶栅流的计算中,边界层的影响是值得重视的。特别是进口M数较高时,存在较强的激波,逆压梯度较大,使得边界层发生较大的变化,可能发生分离。另外,在跨声速叶栅流中通道接近声速堵塞时,边界层位移厚度的微小变化可能引起主流区流动图案的较大变化。本文采用主流-边界层迭代的计算方法来考察边界层对计算的影响,将文献[1]中的流函数方法作为跨声速主流区的计算方法,用文献[2]中的参考焓方法作为边界层的计算方法。应用这两个计算方法进行主流-边界层相互作用的迭代计算,对四个跨声速叶栅的主流和边界层进行了计算,考察了边界层对计算结果的影响,发现考虑边界层修