叶轮机械中的泄漏流与泄漏涡

本文基于非正交曲线坐标及非正交速度分量下完全守恒型的N-S方程,采用整体H型网格,用数值方法研究叶轮机械中的泄漏流动。对于不同的间隙尺寸,对于环壁静止与旋转的不同壁面条件,揭示了泄漏流与通道二次涡相互作用的细节,揭示了泄漏涡的生成与发展过程。     

复杂几何边界三维粘性内流问题的计算方法及算例

一、引言 本文企图发展一种能够计算具有复杂几何边界三维粘性内流问题的通用方法,为深入研究叶轮机械内部流动损失机理打下一定的理论基础。为此,本文首先对求解三维粘性流动问题的数值方法进行了探讨,发展了以速度逆变分量为求解变量,在任意非正交曲线坐标系下求解三维定常不可压缩时均N-S方程以及K-ε双方程紊流模型方程的有效数值方法。然后利用本文作者提出的计算三维内流问题的通用附体坐标系,完成了一套计算三维粘性内流问题的通用方法和计算机程序。为检验本文发展的数值分析方法的通用性和精度,对几种不同的流动问题进行了计算,结果令人满意。     

叶轮机械三维边界层微分方程及求解

本文讨论叶轮机械三维边界层方程的推导、求解方法及应用。(1)推导出了考虑旋转效应与曲率影响的叶轮机械三维非定常边界层方程组的一般形式,其特点之一是法向压力梯度不为零。(2)讨论了边界层方程组的求解方法,以及起始条件与边界条件的确定方法。(3)对叶轮机械三种类型的三维边界层进行了数值计算,获得了与实验数据基本一致的结果。(4)比较了考虑与忽略旋转引起的法向压力梯度对计算结果的影响。     

叶轮机械设计与影响性能及内流的若干重要问题

本文按照假想等价速度三角形的概念及应用平面叶栅资料,给出了叶轮机械准三元设计时Ｓ１流面叶片造型的几种不同方法,通过设计例作了比较。同时用数值计算和实验结果,对影响叶轮机机械性能及内流的若干重要问题如叶顶间隙、来流条件（前置进气箱、进口速度畸变、预旋等）进行了讨论。     

用激光流速仪对低比速离心泵叶轮内流场的试验研究

本文采用二维氩离子激光流速仪对油田低比速n_s=60注水泵叶轮内流场进行测量,介质为水,试验给出了速度向量图、揣流度等,初步验证了射流一尾迹结构。 Eckardt D.针对半开式气压机径流式叶轮,用两维激光流速仪测定了叶轮内流场(1)。较为全面地介绍了叶轮内流场,是国外描述叶轮流场代表作之一。 但是油田用泵多为低比转速,n_s=45—70,叶片数为4—7,输油时粘度大,存在强烈分离态。目前泵的效率较低,近年虽已有多种三元叶栅计算方法,但在计算中对尾迹区起始点及其范围的确     

叶轮机械内的分离旋涡流动

本文首先从粘性流体流动的基本涡量方程入手,对产生于旋转叶轮机械内的各类旋涡流动进行了深入细致的分析;在此基础上,分析描述了水洞模拟中典型叶片通道流场的各种分离旋涡流态,并对比了不同处理方法下这些旋涡流态的变化。通过上述的理论分析,以及结合实验研究工作中的结论,提出了减小旋转叶轮机械内分离旋涡流动的五点方法和结论,这些方法和结论对航空发动机和民用叶轮机械均有实践指导意义。     

任意非正交曲线坐标系在叶轮机械气动计算中的应用

本文应用向量分析的方法,推导出非正交曲线坐标系的梯度、散度和旋度的计算公式,从而得到了无粘性流体在叶轮机械中稳定相对运动的三维流动的气动热力学基本方程。然后,讨论了用任意非正交曲线坐标表示的势函数方程,以及两类相对流面(S_1和S_2流面)的流函数方程(吴仲华方程)。最后也给出了速度梯度法(或称流线曲率法)方程的三种形式。     

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     

非正交曲线座标在叶轮机械粘性流动计算中的应用

本文应用矢量与张量分析的方法系统地导出了三元粘性气动热力学方程及应变张量、应力张量、粘性力,粘性力作功率、消散函数等在非正交曲线座标下用非正交速度分量表示的普遍形式,并给出在各种特定座标系下的简化方法.从而把非正交曲线座标推广使用于叶轮机械粘性流的研究与计算.     

校验叶轮机械三维数值解的某些解析解

本文给出相对旋转圆柱坐标系中三维不可压位流的某些与叶轮机械内流动相似的解析解、它们的势函数、速度向量和流面方程的数学表达式,并对其中两个分别与离心式和轴流式叶轮机械内流动较相似的解析解进行了讨论,这些解析解可用来验证三维计算程序的可靠性.文中还有验证的示例。     

向心透平级叶轮内三维复杂流动的数值研究

对向心透平叶轮内部复杂流动在级环境下进行了全三维黏性数值模拟,结合拓扑学原理分析了设计工况和非设计工况下其内流动分离及各种涡系发展的演变过程,初步建立了向心透平叶轮内的旋涡模型,阐述了流动损失的形成机理。研究表明:向心透平叶轮内部涡系与轴流式透平存在较大差别,且流动分离及涡系主要集中在吸力面侧;设计工况下向心透平叶轮内的主要旋涡包括马蹄涡、通道涡及泄漏涡,其主要表现为通道涡与泄漏涡相互影响和掺混,是主要损失的形成原因;非设计工况下,主流在叶轮叶片前缘处发生大范围的分离及回流,造成了较大的能量损失,但二次流损失所占比例较小。     

基于高精度WENO格式的平面叶栅内流大涡模拟

基于5阶WENO格式结合AUSM+-up通量分裂方法编制密度基有限差分数值计算程序,并对NACA 65平面叶栅在不可压和亚音速工况下的流动进行三维大涡模拟研究,计算所得翼型表面时均压力系数分布与文献中实验结果符合较好,使数值算法和计算程序的可用性得到验证。大涡模拟获得了叶栅流道内瞬态流场的细节特征,体现了高分辨率格式捕捉精细流动结构的能力。本文工作为针对叶轮机械复杂可压缩内流问题进行更深入的高精度LES研究奠定了基础。     

叶轮机械复杂流动的PIV应用研究

本文发展了适用于叶轮机械等复杂内流系统使用的ＣＣＤ视场标定技术,以及能够消除视窗大颗粒污染带来的影响的图象处理技术,并在高速压气机实验台上对一小展弦比高负荷跨音风扇转子尖部的非定常瞬态流场进行了成功测量．     

喷孔内流对射流初始扰动影响的大涡模拟研究

本文利用大涡模拟方法对喷孔内流和近喷孔区域的燃油雾化过程进行数值模拟研究。为了能更加准确地模拟喷孔内流,本文根据实际喷油器结构设定了计算域,能够考虑针阀、油囊和喷孔结构对喷孔内流的影响。结果表明:在考虑了具体的喷油器结构参数情况下,采用气液两相流大涡模拟能够获得与实验非常接近的喷束结构;喷孔内流的非轴对称分布是引起射流非轴对称型扰动的原因;这种非轴对称扰动使喷束变为非轴对称结构。结果还显示这种非轴对称扰动具有远大于表面波的振幅和波长。     

叶轮机械内部不稳定流动现象的研究

叶轮机械的内部流动的不稳定现象-喘振与失速,不但影响了叶轮机械的性能,而且限制了叶轮机械的运行范围．本文采用了混沌理论的SVD(Singular Value Decomposition)方法,通过构造相空间的轨迹图(Phase Portrait),分析了离心压气机的失速和诱导轮(Inducer)的气化过程的不稳定现象．结果表明．SVD方法可以用来分析叶轮机械的不稳定现象．     

叶轮机械内的三元流动解法——“流面坐标”迭代法

从吴仲华教授最早提出的两类流面交叉求解三元流动的理论出发,本文给出一种任意通流截面上的“流面坐标”迭代法,采用适合各类叶轮机械的两组非正交流面坐标,以及沿这两组坐标方向速度梯度方程的迭代求解,得到了叶轮机械内部的完全三元流场。 计算实例给出了均为扭曲的两类流面形状,并与普通的二元流面解进行了比较,在一个试验过的离心压气机叶轮的计算中还与测量结果进行了比较,结果是满意的.     

后掠冀跨声流场S_1/S_2流面全三元迭代解

一、前言 叶轮机械三元流动通用理论提出的使用两类流面迭代求解叶轮机械三元流动正反问题的方法,已成为内流数值计算的一个基本方法。随着计算机速度的提高、内存的扩大,越来越多的三元直接解投入了使用。但是两类流面迭代求解仍然是叶轮机械内流计算的一个重要方法。     

贯流风机变斜式叶轮和常规直叶轮的对比研究

本文对贯流风机变斜式叶轮和常规直叶轮进行了三维数值模拟和实验研究。结果表明贯流风机内部偏心涡的位置沿轴向具有明显的三维分布特征,两者偏心涡的圆周位置沿轴向不断变化,而直叶轮偏心涡的径向位置沿轴向的分布几乎没有变化。变斜式叶轮中偏心涡的位置更加靠近叶轮内圆周和风机的蜗舌。采用变斜式叶轮可以降低叶片通过频率噪声并改善音质。为验证本计算方法的可靠性,计算的流量和压力特性曲线和实验结果进行了比较,吻合良好。     

叶轮机械中考虑气体粘性的激波关系

叶轮机械中考虑气体粘性的激波关系黄修乾，徐建中（中国科学院工程热物理研究所北京１０００８０）关键词激波关系，叶轮机械，粘性流动，三维流动１引言随着叶轮机械叶尖速度和负荷的提高，其内部空间激波及激波／边界层相互作用对性能的影响更加显著。就激波／边界层相...     

离心叶轮内部三维湍流流场的数值分析

本文应用ｋ－ε湍流模型在贴体曲线坐标系下结合ＳＩＭＰＬＥＣ算法对Ｇｈｏｓｔ离心叶轮内的湍流流场进行了求解。作者采用速度的阶变物理分量作为求解变量，在非交错网格上对单元体的界面流通量作特殊插值，以抑制不合理的波动压力场。计算结果与实测值吻合良好，揭示了叶轮出口的＂射流－尾迹＂结构和二次流分布规律，并对流动过程和出口流场进行了分析。