轴流叶轮机械三维非定常粘性流动数值分析

１前言叶轮机内部流动的数值计算方法一般都是基于转子与静子结构相互无关的定常流动假设,这种假设实际上是认为转子叶排与静子叶排相距足够远,以至于相互之间互不干扰。事实上,叶轮机中的非定常性是其固有的,转子叶排与静子叶排相距很近,转子叶排的高速旋转、上游叶...     

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。     

用三维流函数求解叶轮机械三维可压流场

采用三维流函数的定义式,本文推导了在任意曲线坐标系下的三维流函数的主方程。由于两个主方程中各自都包含了两个流函数的二阶偏导数,这给数值求解带来不便。针对三维流函数和其方程特性,将两个流函数方程的差分方程视为同时求解两个流函数的二元一次联立方程,采用相应数值计算方法。通过对算例的试算,表明了该数值处理方法是可行的,这使得三维流函数方法可以很好地适用于叶轮机械三维流场的计算。     

叶轮机械三元跨声速势流多重网格分解因式格式数值解

基于作者本人发展的用于分析求解叶轮机械三元跨声速势流的AF2格式,并结合Jameson发展的用于求解二元跨声速势流的MAD格式,本文提出了一种用于快速求解叶轮机械三元跨声速势流的新的全隐式多重网格分解因式格式(MAF格式)并用其对西德DFVLR单级轴流式压气机转子三元跨声速流场进行了求解计算。     

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。     

一维Marchenko自聚焦算法的数值解与解析解

Marchenko自聚焦算法可以构造介质表面到介质内任一点的格林波场,这种算法仅仅需要边界上单边记录的反射响应和介质内任一点到介质表面的直达波数据。为了研究算法构造期望波场的具体过程,该文分别在数值解和解析解模型中求解耦合Marchenko方程组,利用解析解模型中的序列构造解释数值解中波形产生的具体原因。方程求解过程主要包括一维时域卷积和利用时间窗算子的截断效应求取聚焦函数和格林函数,其中卷积过程可以解释为利用聚焦函数来调制单边记录的波场相位。     

用流函数求解叶轮机械三维跨音流场

用流函数求解时轮机械三维跨音流场顾春伟，徐建中，杜建一（中国科学院工程热物理所）李久华（江西省中试所）一．引言近年来，叶轮机械全三维流动的数值模拟作为气动设计中流场校核和诊断的手段，已经在实际问题中得到广泛应用，通过这种计算所获得的整个叶片排中流场气...     

用拟流函数求解叶轮机械三维可压流场

本文采用拟流函数方法求解叶轮机械三维可压流场,在跨音情况下,由于存在密度双值问题,采用从第三个动量方程求解密度;针对本文算例的特点,对密度方程提出了适当的边界条件,简化了计算。     

离心泵叶轮叶片通道三元流场数值解法的一些研究(与解析解的对比)

一、前言 离心泵叶轮设计时宜采用数值方法计算叶轮叶片通道中三元流动参数分布,据之进行选型.故需对叶轮叶片通道三元流动参数数值计算方法进行研究.在吴仲华教授两类流面理论基础上,准正交面法可以用微型计算机以较少的计算时间求得三元流场数值解,并巳用于很多离心压气机叶轮设计选型,取得了显著的效果.     

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。     

叶轮机械动静叶片排非定常气动干涉的数值模拟

本文采用一种分区算法求解二维Navier-Stokes方程,对叶轮机械多级叶片排内的非定常流场干涉进行数值模拟。在探讨分区计算对于复杂通道内流场和动静叶列非定常干涉作用数值计算的必要性和重要性之后,针对某蒸汽轮机跨音速叶片组进行了数值分析,得到了典型的动静叶间非定常干涉流动图谱、作用于叶片的非定常气动力及其频谱特征。计算结果表明。本文提出的计算方法是合理有效的,为今后进行大规模动静叶非定常气动计算和基于非定常数值模拟的工程设计提供了可靠的依据和有用的工具。     

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.     

叶轮机械转动叶片上三维可压边界层微分方程的求解方法

本文应用非正交曲线坐标,在叶轮机械转动叶片上建立了三维边界层的微分方程及其求解方法。对一个压气机转子叶片的压力面和吸力面上的三维边界层进行了计算,结果表明,与实验结果比较符合。     

离心泵叶轮内气液两相三维流动数值研究

本文采用欧拉模型对离心泵叶轮内气液两相泡状流动进行了数值模拟。分析了叶轮内压力、速度等的分布规律,发现在靠近轮盖侧吸力面入口附近压力较低,气液两相速度较大,气泡容易凝聚而导致含气率较高;靠近轮盘处含气率较低。分析了不同进口截面含气率对叶轮内部两相流动的影响机理,建立了进口截面含气率对内部相态分离及泵外特性的影响关系。     

一维Marchenko自聚焦算法的数值解与解析解研究*

Marchenko自聚焦算法可以构造介质表面到介质内任一点的格林波场,这种算法仅仅需要边界上单边记录的反射响应和介质内任一点到介质表面的直达波数据。为了研究算法构造期望波场的具体过程,本文分别在数值解和解析解模型中求解耦合Marchenko方程组,利用解析解模型中的序列构造解释数值解中波形产生的具体原因。方程求解过程主要包括一维时域卷积和利用时间窗算子的截断效应求取聚焦函数和格林函数,其中卷积过程可以解释为利用聚焦函数来调制单边记录的波场相位。     

载流直螺线管磁场的三维数值解

本文利用严格的解析和数值方法讨论了载流直螺线管产生的三维磁场 ,并在计算机上进行了高精度的数值计算。     

叶轮机械中叶顶间隙形态对气动性能影响的数值研究

本文针对几种不同形态的叶栅顶部间隙,在环壁转动与静止的不同情况下,研究间隙内的泄漏流动对三维粘性流场的影响。结果表明,至少对本文算例而言,在相同的工作条件下,具有适当小间隙的叶栅往往可以获得比无间隙叶栅更高的效率;而在相同的切向泄漏面积下,沿流向渐扩型间隙的叶栅可以获得更高的效率．本文的结果可以从定性和定量的角度为改进设计并合理利用叶栅间隙的泄漏流动提供参考．     

叶栅全三维粘性反问题的数值解

本文发展了一种解叶栅全三维粘性反问题的新的数值方法.基于非正交曲线坐标与相应的非正交速度分量下完全守恒型的Navier－Stokes方程,全三维反问题规定叶片表面的无量纲压力分布反求叶型。计算中叶片表面的边界条件采用一种特殊的方式来处理，即一方面强加给定的压力分布条件,另方面叶面的几何位置在迭代过程中又是可移动的，其移动速度将与Navier—Stokes方程在当地的解联系起来，从而形成一种解定常问题的新的不定常过程.试算证明了本文方法的可行性。     

爪式流体机械工作过程的三维数值模拟

分析了爪式流体机械的吸气、压缩、排气和混合过程的工作特性,对爪式流体机械工作过程中具有移动边界、包含啮合点和封闭工作腔的气体三维非定常可压缩流动进行数值模拟;得到各个时刻工作腔内的压力场、温度场和速度场的分布规律;得到吸气和排气过程中,吸气口处和排气口处的气体速度场变化规律。针对现有带尖点的爪式转予的不足,构建了一种新型圆弧爪式转子,改善了爪式转子的密封性能、受力变形和吸气性能,扩展了爪式流体机械的应用领域.     

三维海洋波导中多声散射的数值解

研究三维海洋波导中多障碍物的声散射问题.基于Galerkin变分原理和DtN映射方法,发展一种自然边界元与有限元耦合的求解方法,提出有效的数值实现方法,避免常规有限元中需要采用吸收边界的缺点.对多种形状多障碍物的数值计算结果表明,所建立的理论方法是有效的.