提高气冷涡轮气热耦合计算精度的措施

温度场计算的准确性对气冷涡轮的设计影响极大.实际的气冷涡轮在运行状态下,存在多种物理现象:冷气带来的燃气组分变化、湍流、转捩、温度边界层的发展变化、热辐射等.而在数值计算中,计算结果也要受到网格质量的影响.采用自编程序、商业CFD软件对某两级气冷涡轮、C3X以及MARK Ⅱ叶片进行计算,分别描述冷气组分变化、计算网格、湍流模型以及转捩温度场模拟精度的影响;同时定性分析温度边界层复合性质与辐射换热对温度计算的影响.得出在气热耦合计算中,考虑上述因素的影响是很有必要的.     

冷气喷射对直叶栅型面压力及气动损失分布影响的实验研究

提高燃气涡轮比功率，降低比油耗要通过升高涡轮入口温度和压气机压比实现，但必须对涡轮叶片实施诸如气膜冷却等保护措施。Ito和Goldstein[1]，Yamamoto[2]等分别研究了冷气喷射对在叶栅气动性能的影响。本文通过实验研究了冷气喷射对叶型型面压力和叶栅流道内气动损失的影响，并得出了一些有意义的结论。1实验装置实验在哈尔滨工业大学发动机气体动力研究中心低速风洞实验台[3]上进行。图1及表1给出了实验用叶片型线（取自一典型涡轮导向器叶型），冷气喷射孔位置及静压孔分布。叶片表面前缘、吸力面后部和压力面后部开了三列孔，每列孔…     

一种新的计算叶轮机械内流场的方法——涡-速度方程组在数值求解叶轮机械内流场的应用研究

本文以涡-速度形式N-S方程为基础,提出了对惯性与非惯性坐标系均适用的叶轮机械内流场的计算方法,推导了非惯性坐标系下的涡-速度方程组及其在任意非正交曲线坐标系下的展开式,上述方程组与惯性坐标系下的方程组具有相同的形式,证明了该形式的非惯性效应仅表现在初、边值条件的实现上,本方法在很大程度上简化了具有复杂几何域的叶轮机械内流流场的数值求解。     

NUMERICAL INVESTIGATION OF THREE-DIMENSIONAL VISCOUS INCOMPRESSIBLE FLOWS IN DIVERGENT CURVED CHANNELS AND TURBULENT MODEL STUDY

In order to make the numerical calculation of viscous flows more convenient for theflows in channtel with comphicated profile governing equations expressed in the arbitrarycurvilinear coordinates were derived by means of Favre density-weighted averaged method,and a turbulent model with effect of curvature modyification was also derived.Thenumerical calculation of laminar and turbulent flows in divergent curved channels wascarried out by means of parabolized computation method.The calculating results were usedto analyze and investigate the aerodynannic performance of stator cascades in compressorspreliminarily.     

Numerical investigation of three-dimensional viscous incompressible flows in divergent curved channels and turbulent model study

In order to make the numerical calculation of viscous flows more convenient for the flows in channel with complicated profile governing equations expressed in the arbitrary curvilinear coordinates were derived by means of Favre density- weighted averaged method, and a turbulent model with effect of curvature modification was also derived. The numerical calculation of laminar and turbulent flows in divergent curved channels was carried out by means of parabolized computation method. The calculating results were used to analyze and investigate the aerodynamic performance of stator cascades in compressors preliminarily.     

基于区域分解算法的叶顶间隙流场的数值模拟

本文采用Marini－Quarteroni的不重叠区域分解算法和“镶嵌”式间隙网格技术,开发了可计算叶项间隙流场的N－S方程求解程序。通过计算结果同实验显示结果的比较表明,本文的计算方法不仅可以很好地描述叶顶间隙流动的细节,而且在复杂区域流场计算中是非常有效的。本文指出在叶栅存在间隙时,前缘产生什么样的拓扑结构不仅取决于相对间隙的大小,同时也取决于叶栅的负荷情况。     

不同积叠线形式对涡轮性能的影响

用求解Ｓ２流面平均Ｅｕｌｅｒ方程组程序对一个两级涡轮进行了数值模拟,静叶采用弯叶片,且采用了不同的积叠线生成方式;用高精度三维ＮＳ方程求解软件对第一级静叶进行了不同弯曲方式的数值模拟,分析了不同积叠线生成方式对涡轮性能的影响。     

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。     

涡轮叶栅气热耦合数值方法与验证

应用三阶精度TVD格式和自由型曲面阿格技术,对涡轮内冷叶片进行气热耦合数值模拟.结合商用软件采用多种湍流模型计算方法的结果进行实验验证和对比分析,结果表明,商用软件采用传统湍流模型对温度边界层的模拟是不合理的,采用考虑转捩的湍流模型,调整转捩起始雷诺数,可以较好地模拟温度边界层的热传导.本文对非转捩区边界层温度的计算结果与实验结果吻合较好.     

某型燃机涡轮过渡段流场优化设计

通过对某型燃机涡轮过渡段流场的优化设计提高了其气动性能.同时针对于这类带有导流支板的涡轮过渡段的优化设计总结出了如下规律:过渡段导流支板的转折角宜小不宜大;其安装角度应尽量接近轴向;过渡段子午流道形状及导流支板的外型要相互配合以满足亚音速扩压流道的要求,而这种逐渐扩压流道的气动性能最佳.