压气机二维叶型的低速模拟分析

针对二维基元的低速模拟做了一些理论分析探讨,初步理清了二维基元低速模拟过程中的关键因素,并总结必要的设计准则。然后,利用理论分析结果进行一个高速压气机叶型的低速模拟设计。研究结果表明采用叶表无量纲速度分布相似的低速模拟设计准则可以获得较好的低速模拟设计结果,低速模拟设计的叶型从设计点到近失速点之间的气流角损失特性与高速原型具有较好的一致性。     

低速模拟在叶型加工偏差影响研究的应用

加工偏差会使得叶型实际型面偏离理论设计型面,导致叶型的气动性能与理论结果相偏离。由于高速叶型尺寸小、来流马赫数高,不利于几何偏差的精确复现和精细化实验测量,提出了采用低速模拟的方法进行几何偏差影响研究的新方法。在低速模拟技术的基础上,叠加从实际叶型中提取的四中典型偏差模态,通过数值模拟研究方法,对比研究了不同偏差模态在高速原型和低速模拟大尺寸叶型上对叶型气动性能影响的机理,验证了采用低速模拟技术研究加工偏差影响的可靠性。同时,通过数值模拟分析不同偏差形式对叶型气动特性和叶表附面层发展规律的影响,探讨了不同加工偏差模态的影响机理。     

压气机环形叶栅尾迹特性试验与数值模拟研究

尾迹特性是影响轴流压气机损失和气动稳定性的重要因素。采用带进、出口导流叶片的环形叶栅试验方法对轴流压气机叶片尾迹进行了详细的流场测量,并结合数值模拟手段对尾迹损失进行了分析。环形叶栅试验和数值模拟结果对比表明,SST湍流模型的稳态计算结果与试验结果更加吻合,对尾迹的预测更为准确。环形叶栅出口截面尾迹损失沿径向分布不均匀,在20%~50%叶高范围具有较高总压损失,在30%叶高处达到损失极值,其主要来源于下端壁边界层低速流体在叶片中后部沿着吸力面的径向迁移。通过对尾迹速度的分解以及总压损失发展的分析可知,尾迹在到达一倍弦长后,尾迹中的旋涡在与主流的掺混过程中逐渐减弱,叶栅出口损失仍然存在不均匀性,不均匀性的来源主要为轴向速度的亏损。     

非驻定过滤燃烧的均相模拟

基于一维层流反应流模型,构建了新的准稳态均相模型,并对堆积床内充分发展后的低速过滤贫燃过程进行数值模拟.将计算结果与传统双相模型进行比较,分析弥散效应和化学反应机理等对计算结果的影响,并开展输运项分析;将均相模型的数值结果与准稳态和瞬态的理论结果进行比较,验证理论方法.     

大功率汽轮机静叶栅损失发展的实验研究

对亚临界60万千万汽轮机高压第九级静叶原型和改型两套环形叶栅在零冲角下在低速风洞下进行了吹风实验研究.实验结果表明,与原型叶栅相比较,改型叶栅明显降低了流动损失.在设计工况下改型叶栅流道内的流动状况更为稳定,显著降低了二次流损失、端壁损失、吸力侧流动损失、尾迹损失.     

离散元与有限元结合的多尺度方法及其应用

在深入研究复杂结构和非均质材料冲击响应和破坏机理的过程中,往往遇到多尺度计算问题.提出并建立起离散元与有限元结合的多尺度方法,该方法采用离散元对感兴趣的局部进行细观尺度的模拟,利用有限元进行宏观的模拟,从而节约了计算时间.采用一种特殊的过渡层衔接离散元区和有限元区.将这一方法应用于激光辐照下预应力铝板的破坏响应,并将得到的模拟结果与实验进行了比较.     

低速压气机中静叶Clocking效应的二维和三维数值模拟与实验结果验证

本文采用二维和三维非定常数值模拟的方法研究了低速压气机的静叶时宁效应。与实验结果进行对比分析后发现,二维和三维数值模拟均捕捉到了较明显的静叶Clocking效应:二维计算得到的效率变化幅度为0.51%,三维计算的结果为0.42%,均低于实验结果(1.1%)。二维计算很好的验证了Clocking效率曲线的走势,但三维计算的结果则存在相位上的偏差。文中应用负射流理论解释三维计算中较大的数值粘性带来的尾迹偏移现象。     

气体动理学格式模拟多孔介质流动的可行性

将气体动理学格式（GKS）拓展到模拟多孔介质内的低速渗流,并检验在孔隙尺度上模拟不可压缩低速流动的可行性与有效性.结果表明：GKS具有二阶空间精度,能够较精确地计算多孔介质的渗透率;相比于单松弛格子玻尔兹曼方法,GKS能够精确实现壁面无滑移边界条件,从而正确反映渗透率与黏性无关的特性;对于Berea砂岩切片结构中的复杂流动,模拟结果与实验吻合较好,能较精确地计算渗透率.给出GKS模拟达西渗流的马赫数选取准则,为研究多孔介质流动提供新的工具.     

冷却流通道内流动对气膜冷却影响的大涡模拟研究

本文采用大涡模拟的方法研究了冷却流通道内流动对气膜冷却的影响。计算结果表明:在本文计算的吹风比0.5的情况下,冷却流通道内流动对气膜横向冷却效率影响不大,但对气膜出流流场有较大的影响。同时计算结果还与RANS的结果进行了比较,采用大涡模拟得到的结果更加接近实验结果,同时大涡模拟能得到气膜出流边界层里更多的湍流场细节。     

磁绝缘传输线的有损线模型

 开发了一种磁绝缘传输线(MITL)的电路模拟方法。以传输线模拟方法TLCOD为基础,将MITL分成若干段有损传输线单元,每个单元由一段无损传输线及一个对地损失电阻组成。根据磁绝缘准则判断单元的磁绝缘状况并计算相关参量,推导丝阵负载条件下MITL末端界面电压的表达式,阐述模型的求解方法及步骤;用有损线模型计算阳加速器MITL得到的结果与实验结果基本吻合,表明模型正确有效。     

一种隐式预处理方法及其在定常和非定常流动数值模拟中的应用

将Choi-Merkle矩阵预处理方法与LU-SGS隐式方法、双时间法以及多重网格方法结合,发展适用于绕飞行器定常和非定常粘性流动的高效隐式预处理计算方法和程序.介绍一种针对定常和非定常流动的LU-SGS隐式预处理方法的统一表述方法.在不改变流动解的前提下,对Navier-Stokes方程的伪时间导数项实施Choi-Merkle矩阵预处理,从而改善可压缩控制方程在低速情况下的系统刚性,使基于LU-SGS时间推进格式的数值模拟方法同时适用于从极低马赫数到可压缩范围内的数值模拟.对Jameson中心格式的人工粘性进行相应的修改,以提高低速流动的计算精度.翼型、机翼以及翼身组合体绕流的数值模拟研究表明,隐式预处理方法获得了很高的计算效率,可使马赫数0.1左右的低速流动计算时间减少50%以上;通过对现有可压缩计算程序进行小量改动,便可使其均匀覆盖整个低速流动范围,提高CFD程序在飞行器绕流数值模拟中的实用性.     

转捩边界层中流向条纹的新特性

基于边界层转捩后阶段的高精度直接数值模拟结果,发现流向条纹结构的低速条纹的演化过程中存在不连续现象,以及随高速条纹的发展会出现称之为"高速斑"的新特性. 通过详细剖析边界层转捩过程中的复杂涡系结构以及上喷下扫流动现象,证实流向高低速条纹新特性与流场涡系结构的演化过程紧密相关. 关键词： 流向条纹 边界层 转捩 直接数值模拟     

叶型任意位置损失提取方法及其应用

通过理论推导将边界层总压损失与附面层能量损失厚度、主流速度及密度等参数相关联,用于计算叶型任意位置边界层流动损失大小,并使用数值模拟软件MISES以及CFX完整地校验了该损失分析方法的可靠性,利用该损失提取方法处理了MISES及CFX计算结果,分析了一个典型跨声速叶型吸力面和压力面边界层损失在叶栅内部的发展过程及其随进口气流角的变化规律,从而揭示了该跨音叶型边界层损失的主要来源,为叶型优化设计提供了基础理论支持。     

换热管单相数值模拟与实验研究

对光管进行CFD单相数值模拟和温度场分析,通过与制冷剂出口温度的实验结果进行对比,引入误差百分比验证数值模拟的可靠性。结果表明:在同一质量流速下,进口段的中心区域温度最高,出口段制冷剂温度最低且分布均匀;平均换热系数沿进口段至出口段方向减小且分布逐渐均匀;实验台热损失在3%内,对实验结果影响较小,确保实验数据的可靠性;制冷剂出口温度的模拟和实验结果的误差百分比为0.04%～0.11%,验证了数值模拟的可靠性。     

束流在270°偏转磁铁系统输运过程中的损失计算

为计算医用加速器中束流经过270°偏转磁铁系统电子损失所造成的辐射剂量问题, 将束流传输相应的计算公式和蒙特卡罗抽样方法相结合, 在一阶近似条件下计算了电子在偏转系统中的输运过程, 分析了不同初始条件对电子输运和电子损失的影响；模拟结果表明能散是产生电子损失的主要因素之一. 计算得到了损失电子所处位置、能量和飞行方向等信息, 把计算得到的信息作为蒙特卡罗程序的输入源, 进一步计算出束流损失所产生的辐射剂量分布, 从而能更完善地设计医用加速器照射头的屏蔽. 文中给出在电子束初始半径为1mm、散角为5mrad、能散为10%条件下电子损失率为13.5%, 损失电子主要是向加速器照射头部上方辐射出去.     

束流在270°偏转磁铁系统输运过程中的损失计算

为计算医用加速器中束流经过270°偏转磁铁系统电子损失所造成的辐射剂量问题,将束流传输相应的计算公式和蒙特卡罗抽样方法相结合,在一阶近似条件下计算了电子在偏转系统中的输运过程,分析了不同初始条件对电子输运和电子损失的影响;模拟结果表明能散是产生电子损失的主要因素之一.计算得到了损失电子所处位置、能量和飞行方向等信息,把计算得到的信息作为蒙特卡罗程序的输入源,进一步计算出束流损失所产生的辐射剂量分布,从而能更完善地设计医用加速器照射头的屏蔽.文中给出在电子束初始半径为1mm、散角为5mrad、能散为10%条件下电子损失率为13.5%,损失电子主要是向加速器照射头部上方辐射出去.     

低速多组份混合工质掺混流场数值模拟的加速收敛

本文对基于时间推进的高分辨率迎风数值格式采用一种新的加速收敛技巧,对低速掺混流动问题进行数值模拟, 可以有效地加快收敛速度,而且每步计算时间并未增加许多,因此能够有效地减少计算费用。同时改进后的数值格式能够 在处理高速流动问题的时候恢复成为原来的格式,从而使得改进后的数值格式对高速和低速流动问题均能保持良好的计 算效率。     

涡轮-冲压组合发动机模态过渡段性能模拟和概念探讨

１概述涡轮－冲压组合发动机是可望用于天地往返运输系统和高超声速民航运输的吸气式发动机。在地面起飞和低速飞行阶段以涡轮发动机模态工作,在高空高速阶段以冲压发动机模态工作．涡轮模态和冲压模态的相互转换过程称为模态过渡段。在过渡段中两种发动机共同工作以联合循环方式运行。组合发动机以联合循环方式工作的性能,不仅与组成它的涡轮发动机和冲压发动机本身的型式和特征有关,而且受到两类发动机相互关系以及调节机构的影响。所以,涡轮冲压组合发动机模态过渡段稳态和瞬态过程的研究,是组合发动机性能研究的重要组成部分［１－…     

低速湍流模拟的预处理技术研究

本文开展低速湍流的预处理技术研究. 该预处理技术采用守恒型变量及主控方程与湍流方程相耦合的隐式求解方法, 并为确保迭代求解稳定性, 发展了合理的参考马赫数定义、双时间步无矩阵方法迭代求解形式以及湍流源项隐式处理方法等, 从而真正实现全速湍流软件平台统一形式. 在喷管、翼型和方柱等低速湍流数值模拟中, 本文方法正确刻画了流场结构特征, 计算与理论、实验等相关结果符合较好, 具有很强的迭代收敛性和结果精度.     

脉冲管制冷机动态特性数值计算研究

针对脉冲管制冷机内部交变流动及多孔介质蓄冷机的特点建立了数值计算模型,采用改进的数值模拟方法对脉冲管制冷机内部气流的交变流动、换热以及制冷过程进行了详尽的数值研究,得到了脉冲管制冷机内各参数的动态变化,分析了各动态参数变化对制冷机整机性能的影响,并从提高数值方程的计算精度和收敛性方面给出了改进的数值模拟方法。模拟分析与实验结果符合良好。该模拟方法的特点从基本流动换热微分方程出发,尽可能多的考虑实际制冷机工作过程中的各种不可逆因素,包括实际气体的物性变化,各部件的流动阻力和传热损失。