超音速叶栅由于振动引起的非定常空气动力的计算

作者应用奇点法对前后缘为任意曲线形状的超音速平板叶栅,导出了一组计算非失速条件下非定常空气动力的公式,编成程序.作为算例用它计算了后掠超音速平板叶栅由于振动引起的非定常空气动力功.这一程序可用来对所设计的超音速叶栅预估是否可能发生颤振提供分析基础,对于指导叶栅设计、避免非失速颤振的发生具有重要的意义.     

压气机叶栅附面层的计算

本文用积分法对三种压气机叶栅进行了计算,具体结果如下: 文献[1]中的压气机叶栅 图1表示了用[1]给出的压力分布计算的上表面附面层厚度,还表示了[1]中用Truckenbrodt方法计算的结果。可以看出,用Green方法计算的附面层厚度δ和动量厚度θ与试验值比较符合。两种方法得到的位移厚度相差不多,     

振动叶栅叶片间振动相位差对非定常气动力的影响

一、前言 在叶轮机械非定常气动力的研究中,探索振动叶栅叶片间振动相位差对非定常气动力影响的规律,可以大大节省对叶片进行颤振预估的理论与实验方面的工作量,具有重要意义。在现已发表的文献中,虽然给出了几种相位差下某种振型的实验结果或理论分析,但只限于一种振型下的少数几个相位差,而且也没有得出定量的规律。由于以往计算非定常气动力的方法太烦杂且又受到各种限制,要进行系统分析是十分困难的。文献[3]提出的求解振动叶栅非定常气动力的“振荡中心流线法”,提供了一种适应性广、计算简单     

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     

任意迴转面叶栅气动边界元计算

一、前言 本文是作者继文献[1]之后在叶轮机中推广应用边界元法解决气动问题的又一次尝试。文中应用边界元法求解了任意迴转面叶栅气动正问题。计算了一个压气机叶栅和一个透平叶栅。     

气冷涡轮级叶栅非定常流场数值模拟

采用具有三阶精度TVD性质的有限差分格式、自由型曲面网格技术、分区算法以及双时间步长的方法,对某型涡轮级叶栅流场进行了非定常NS方程数值求解,考察了在有、无冷气喷射条件下涡轮级气动性能的非定常变化。结果表明,上游静叶栅是否喷射冷气对下游动叶栅超音速区域的影响具有明显的区别,有冷气喷射时动叶栅前缘气动负荷降低,级效率下降约1%,但是不同动叶通道内气动性能随时间周期性变化的幅度明显减小了。     

倾斜透平静叶栅的全三元流场分析

文献[1]首先提出了采用倾斜叶片来降低透平静叶损失的设想。此后有过许多研究都表明,适当改变积叠方式可以改变叶片表面径向压力分布,以达到控制附面层内低能量流体的流动、减少叶栅损失的目的。为了了解这种措施对流场的影响,本文以文献[7]中用传统周期性条件的全三元势函数程序,对文献[3]中径高比为3的实验叶栅(图1和2)求出了径向叶栅、正倾斜20°、负倾斜20°及复合倾斜叶栅(根部正倾斜20°,顶部基本径向)内的全三元流场,并对计算结果进行了分析。     

叶栅内定常及非定常粘性流动数值模拟

本文给出了一个模拟叶栅内准三维定常和非定常粘性流动的数值方法。对于定常流动,采用ＴＶＤ Ｌａｘ－Ｗｅｎｄｒｏｆｆ格式和代数湍流模型求解雷诺平均Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,使用当地时间步长和多网格技术使计算加速收敛到定常状态;对于非定常流动,使用双时间步长和全隐式离散,采用与求解定常流动相似的多网格方法求解隐式离散方程。文中给出了ＶＫＩ透平叶栅内的定常流结果和１．５级透平叶栅内的非定常数值结果。     

任意旋成面气动正命题的变域变分有限元解

一、前言 文献[1]、[2]给出了旋成面叶栅变分有限元法,但与其它解法相似,仍需用叠代法逐次逼近求得出气角,才能得到满足库塔条件的叶栅内流场。特别对离心叶栅,困难更大,处理欠妥即会出现无解。而且,迄今为止发表的叶栅解法都仅能近似求得栅后流线,影响了S_1、S_2叠代求解精度。 本文利用变域变分原理及有限元解法相结合,将沿叶栅后缘延伸至栅后区的两条     

任意迴转S_1流面叶栅可压附面层流动微分方程数值解

本文是文献[1]的继续.在任意非正交曲线坐标表示的粘性气体基本方程和量级分析的基础上,得到了考虑流层厚度变化的任意迥转面叶栅可压附面层流动微分方程组.采用了压缩性的坐标变换后,推导得到了五个一阶导数的微分方程组.在外层紊流模型的计算中引入了压力梯度对无量纲常数K的影响,使计算精度有所提高.用本文的计算方法编制了TDBLC(绝热壁面)和HTBLC(已知壁面温度)两个计算机程序.本文的方法可用来计算任意迥转面叶栅可压流体层流和紊流的附面层流动.     

动静叶栅优化改型及其性能分析

本文对动静叶栅分别进行优化改型,并对改型前后叶栅的气动性能进行数值分析。动静叶栅的优化改型基于正反问题相结合的流函数方法,性能分析一方面基于单排叶栅定常粘性流动的数值计算,另一方面基于动静叶栅相互干扰非定常粘性流动的数值计算。算例结果表明,经过优化改型后的动静叶栅的气动性能,无论在定常流动条件下还是在非定常流动条件下,相比改型前均有较大幅度的改善。     

多网格——改进强隐式方法求解跨音速势函数方程

一、前言 求解势函数方程是跨音速计算的重要方法之一,多采用迭代法求解。对于特定尺寸的网格,迭代法对一定频率的误差分量有较强的消除能力,而对其它频率的误差分量则是能力有限的。为此,文献[1,2]提出了多网格方法,将迭代放在几种粗细不等的一组网格上反复进行,在满足一定精度的条件下,使迭代具有较快的收敛速度。本文将多网格法与文献[3]的改进强隐式法(SIP9)结合起来,计算了平面叶栅跨音速流动问题,比较了不同的层间转换插值算子及不同的迭代方法对多网格法收敛速度的影响。针对平面叶栅的     

非设计工况下动静叶相互干扰的非定常流动特性

本文对非设计工况下动静叶栅相互干扰的非定常流动特性进行数值研究。非设计工况主要考虑大攻角下的分离 流动,动静叶干扰的非定常流动的数值求解在N—S方程的基础上采用分区计算的方法来完成。数值分析结果揭示了在分 离流动本身的非定常特性与动静叶栅相互干扰的非定常特性的双重影响下的流场情况。     

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。     

振荡叶栅非定常流场的实验研究

本文介绍了在平面振荡叶栅实验台上对一组透平叶片进行非定常气动性能研究的方法和结果。叶片的振型为扭转振动,频率为1(Hz),振幅为2°,风洞出口气流速度为33(m/s)。实验研究了来流冲角和叶片间的振动相位差对振荡叶栅非定常气动性能的影响。实验测量了不同工况下的叶片表面的振荡压力分布,并用二维热线风速仪测量了叶栅流道內的振荡速度场。在此基础上对振荡叶栅的稳定性进行分析。结果表明:1)不论叶片振动是否简谐,振荡压力的主频分量居绝对支配地位;2)叶片间的振动相位差和来流冲角对振荡叶栅的稳定性均有较大影响。     

振动叶栅非定常流场的欧拉振幅方程及其数值解法

本文提出了用小扰动欧拉振幅方程求解振动叶栅非定常流场的方法.虽然本方法用的是理想气体模型,但由于从欧拉方程组出发,所以不受无旋、小弯度、薄叶片和低马赫数等的限制,可用于跨音流和大弯度透平叶栅.用本方法算了三个算例,其中之一并与实验数据进行了比较.计算得到的脉动压强相位与实验值符合情况良好,脉动压强振幅值与实验相比数值偏小,趋势差不多.但本文计算结果与文献[7]用时间推进法的计算结果是一致的,证明本方法是可信的.     

跨音速叶栅绕流的数值模拟

一、引言 本文在文献[1]的基础上,提出了一种时间推进有限体积法,从积分型的基本方程出发采用了简单的曲线四边形组合网格,并以均总焓关系作为能量方程,构造了一种稳定性良好的差分格式。其特点是允许任意地剖分网格,易于适应具有复杂几何形状的问题;而且在每一时间步都保证差分格式的守恒性,能较正确地判定激波的位置。应用本方法,对三个实例叶栅进行了平面叶栅和任意旋成面叶栅中带激波的跨音速流场计算,计算得到的叶面压力分布和M数分布与实验值吻合良好。     

超音速粘性绕流的一种新的空间推进数值解法

本文提出了一种新的推进式求解方法,用显、隐MacCormack格式对定常超音速绕流进行了分区求解,本方法可用于流过任意形状的超音速身部流动。通过对钝锥超音速绕流的数值模拟,表明了此方法可以避开下游的影响问题,避免了推进法对亚音速区压力梯度的特殊处理。计算的结果与文献^[19,20,24]相吻合。     

三元定常超音速流动特征面及相容普遍关系式

一、引言 随着科学技术的不断发展,对于多元超音速气动问题的特征线(特征面)求解引起人们的关注。本文以文献[1]的气动方程组为基础,采用文献[2]的普遍理论,求得任意斜交曲线坐标系下的特征锥方程和特征相容关系式,由于采用的方程组是以张量形式表示的普遍方程组,因而所得的结果具有普遍意义。     

动静干涉效应对轴流透平级气动性能的影响

本文对Aachen一级半轴流式透平进行了准定常及非定常流动的数值模拟,讨论了引发动静干涉效应的主要因素,分析了非定常效应对叶栅通道中脉动速度、气流角、型面压力分布以及损失结构的影响。结果表明,对于Aachen透平而言,上游叶片排的尾迹区及二次涡是引发下游叶栅通道流场强非定常特性的最主要因素,引起了脉动速度、型面压力、攻角以及损失的较大变化,从而对透平级性能产生较大的影响。