时间推进方法计算气液两相流动

１前言对气液、气固、液固两相或多相流体混合流动的研究在许多领域都显得十分重要,相对气固流动的研究来说,人们对气液两相流动的研究更为薄弱．而工程实际的需要（例如海底石油天然气混输问题）又要求我们对这种复杂流动有进一步的认识．在数值求解不可压单相或多相流动的方法中,应用较广的是压力－速度校正法。时间推进法是解可压问题的主要方法。如果能将它应用到不可压问题中去,在编程、计算兼容性方面都有较大优势。针对时间推进法在解不可压问题时遇到的困难,文献出提出一种所谓的人工可压缩性方法。本文用这种方法尝试计算了叶…     

使用流道反算延伸的多叶片排并行计算

计算域延伸与否对多叶片排计算模式的发展起到了很大的作用。计算域的延伸除了起到使计算域重叠,以便相邻叶片排能相互提供确定应力分布的作用外;还使计算域进出气边远离叶片前后缘,以减少边界反射引起的附加误差。并减少交接边界上周向不均匀性引起的掺混损失。本文探索进行适量延伸,以便在重叠区计算确定应力;不进行背压调整。使用确定应力模型的多叶片排并行计算新的途径。     

对短周期风洞中二维涡轮叶栅的非定常数值模拟

了对短周期风洞实验中,实验段建立起周期性稳定流动的时间进行估算,以便在实验中把握测量时间,保证测量数据的有效性和推确性,本文采用显式时间推进方法求解二维Ｅｕｌｅｒ方程对短周期风洞中二维涡轮叶栅的非定常流动进行了模拟。除预测建立起周期性稳定流动过程中的流场特征和达到周期性稳定流动所需的时间外,对叶片的升力等冲击载荷在建立起周期性稳定流动过程中的变化也进行了估算,为三维涡轮部件瞬态实验方案的规划和实验设备的研制提供帮助     

高负荷跨音转子复合掠优化设计研究

采用复合掠设计的两跨音转子在中径附近的气动损失比单纯的前掠转子要明显减弱,同时其等熵效率和失速裕度比原型转子分别相对提高了1%和5%~10%。与原型转子相比,两复合掠转子由于叶尖前缘附近载荷的降低使得由该区域产生的泄漏涡强度明显减弱,同时其吸力面附面层内低能流体在叶尖后半段的堆积也有所减少。两因素使复合掠转子在叶尖区域的气动损失和堵塞效应明显降低。此外在复合掠设计的基础上对掠转子的叶型几何做进一步优化后,使新转子的总体性能和结构强度又得到明显改善,尤其是失速裕度比原型转子相对提高了18%以上。     

进口热斑径向作用位置对无导叶对转涡轮高压级温度场的影响

为了探究无导叶对转涡轮进口热斑径向作用位置的变化对其高压级温度场的影响,运用CFD方法对某无导叶对转涡轮模型级的流场进行了三维非定常多叶片排的数值模拟.结果表明,热斑流体在高压导叶中未发生周向和展向迁移;进口热斑径向作用位置的差异直接影响到热斑流体通过涡轮叶片时的温度耗散度;进口热斑径向作用位置的变化对高压动叶中控制热斑迁移的冷热气流掺混效应、通道二次流和浮力三种因素的作用效果产生了一定程度的影响.     

弯曲母线离心叶轮设计方案比较、分析

为了探讨叶型弯曲不同分布对叶轮效率的影响,本文使用三元粘性数值模拟方法,对几个具有弯曲母线的离心叶轮进行了分析比较,在减损机理、特别是设计准则方面进行了摸索和探讨。     

管线中气—液两相流动数值模拟

石油、天然气开采和输运过程中大量使用管道输运。在天然气的输运过程中，常常会有凝析成份析出，构成气液两相流动。在海洋、沙漠边际油藏开采中，为了节省投资和运行费用，也倾向于采用油气混输方案。气液混输技术在石油工业中有着重要的发展前景。为了发展具有我国自主知识产权的稳态、非稳态管线气—液两相流动数值模拟软件，我们使用双流体模型，建立了一维气—液两相流动的非线性数学模型，并使用时间相关法求解了非线性方程组，对若干算例进行了数值模拟。     

油气混输中掺混器的研究与改进

在常用的油气混输工艺中,从油井开采出的油和气经分离处理后重新掺混,再由混输泵加压后通过管道运送或由气泵、液泵分别加压,掺混后运送。为了避免引起混输管道的大幅振动以及对泵造成损坏,混输工艺一般都要求掺混器出口不能出现大规模气态段塞现象。在本文当中,我们对T形管掺混器、文氏管掺混器进行了实验研究,并提出了能对进入掺混器的气体质量流量进行控制的拉伐尔喷管掺混器设计方法。试验结果表明,拉伐尔喷管掺混器可以非常方便地根据需求控制掺混器下游流态。这一特性使得拉伐尔喷管掺混器在石油、化工领域具有非常广泛的应用前景。     

大小叶片向心涡轮数值模拟研究

为了研究向心涡轮当中采用大小叶片改进之后的效果,本论文选取了一个12叶片向心涡轮进行大小叶片改造—将原始叶片作为涡轮的大叶片,去除叶片的导风轮部分改为小叶片。对小叶片与大叶片压力面距离分别为0.4倍栅距、0.6倍栅距布局的6×6向心涡轮进行了对比研究。计算模拟的结果表明,在不改变原始涡轮的基本尺寸的情况下,采用6×6改造形式的涡轮由于出现较强的通道涡,导致涡轮的级效率略有下降,下降幅度约2%。     

微燃机气封装置的数值模拟

为了将旋转部件与静止部件之间不同压力的空间隔开,微燃机中采用了气封装置以减少泄流量。泄漏流量的大小,以及其对主流的干扰,微燃机设计时必须加以认真考虑。工作时通过间隙而泄漏的流量过大,必然会对其整体效率产生重大影响。通常,在间隙处采用特殊结构来控制泄流量的大小,减少间隙对微燃机总体效率的影响。本文采用三维数值模拟对微燃机压气机与透平之间的间隙流动进行模拟分析,通过不同工况的比较以及对其内部流场进行分析,研究了气封内部流动特性,使得微燃机总体计算可考虑间隙引起的泄流对微燃机总体效率的影响。