多级轴流压气机叶栅内三维紊流流场的数值模拟

对多级轴流压气机叶栅内三维紊流流场进行数值模拟,采用高精度高分辨率的三阶ENN格式以保证对激波的捕捉和对紊流特征的正确模拟,利用LU-SGS隐式解法提高了计算速度,从而构成了一种既准确又高效的多级跨声速轴流压气机紊流流动数值求解系统。重点研究了动静网格的交接方法及相应的动静交接面处理模型。计算了某带进口导叶的三级轴流压气机,计算结果与实验数据吻合较好。     

多级轴流压气机多叶排调节扩稳优化分析

整理和归纳出合适的流动损失和落后角模型,并将其与逐排基元叶片算法相结合,给出了计算多级轴流压气机特性工程方法;进一步将其与复合形优化方法相结合,对多级轴流压气机多叶排调节扩稳进行了优化模拟,并应用于某8级轴流压气机算例计算.结果表明,在部分转速工况下,采用带性能约束的优化调节在不明显降低性能的同时能够显著减小多级压气机不稳定点流量;在设计工况下,采用适当的变几何优化调节不仅能明显扩大压气机稳定工作范围,还能明显提高压气机绝热效率.     

轴流压气机端壁附面层的理论预测

从Ｎ－Ｓ方程出发，推导了轴流压气机端壁边界层动量积分方程，并提出了一种适用范围广泛的叶片力亏损模型，结合边界层的卷吸方程和速度分布表达式，可以方便的预测压气机环壁边界层的发展，与传统的叶片力亏损模型相比，该方法的计算准确性和适用范围均得到提高。     

轴流压气机失速初始扰动的研究进展

在失速主动控制思想的推动下,对轴流压气机失速初始扰动的研究一直是叶轮机械非定常流领域的热点问题之一,同时也是一个尚未认识清楚的难点问题. 本文从失速初始扰动的理论模型、实验研究和机理分析3个方面对轴流压气机失速初始扰动的研究进展进行了回顾.对目前失速初始扰动研究中的集中问题,如低速和高速环境下初始扰动的试验检测方法, 初始扰动类型,以及初始扰动出现的内在流体动力学机理等问题进行了总结. 在此基础上,讨论了叶尖区域的复杂流动特性和失速初始扰动的内在联系,并指出了失速初始扰动研究的发展趋势, 认为今后应进一步深化如下问题:初始扰动形式影响因素的系统研究, 高速压气机中初始扰动新形式研究,初始扰动产生的流体动力学物理机制及其与压气机的设计和运行参数之间的关联性研究.      

轴流压气机级内三维粘性流动的数值模拟

考虑轴流压气机中实际气流沿径向和周向都不均匀的特点,采用亚松弛方法改进传统的混合界面模型,发展了轴流式压气机级内全三维粘性流场的数值计算程序,并以某轴流式双排对转压气机的进口导叶/转子为研究对象,将本文发展的程序与商用 NUMECA 软件的结果进行对比,对本文发展的程序进行了验证。对比结果表明：由于混合界面法引入了“人工掺混”,商业软件计算得出的总压在通过交界面时存在一定的总压损失,而自编程序计算结果保证了总压在交界面处的一致性。流场分析结果表明：该转子叶片在设计工况下处于负攻角状态,在导叶出口轮毂处、压力面50%弦长处、吸力面靠近尾缘处均出现了轻微的流动分离现象。     

湍流状态下鼻腔的几何尺寸与鼻腔阻塞系数的关系

研究正常成年人的鼻腔气道几何尺寸和鼻腔通气程度的关系,对17个志愿者进行鼻阻力测试,并对测试数据进行函数拟合确定鼻腔的阻塞系数.对每个志愿者的鼻腔进行CT扫描,提取每一层CT图像的鼻腔结构的几何数据,如鼻腔气道截面积和截面周长等.对鼻腔阻塞系数和鼻腔结构几何数据进行分析对比,建立气道几何数据与阻塞系数的关系,并确定其中的待定系数.结果表明,可以通过鼻腔气道的截面积、气道长度、湿周长等几何尺寸大致确定鼻腔的通气程度.     

考虑气动热对粘性系数μt影响的压气机流场计算

根据气动热影响叶片壁面附面层粘性系数tμ的理论,把考虑气动热对粘性系数tμ影响的粘性体积力计算方法运用于压气机叶栅三维粘性流场计算。计算时使用有限体积显式时间推进法解算Navier-Stokes方程,用Baldwin-Lomax模型模拟湍流流动。所得结果比不考虑气动热影响的三维计算结果更接近实验结果,能更真实地反映压气机叶栅流场的流动。     

研究流体在偏心环空内流动的新方法

使用双极坐标系研究流体在偏心环空内的流动。给出该坐标系下流体力学基本方程组。对牛顿流体的轴向流、旋转流求得它们的精确级数解和相应的数值结果。     

变几何叶片对压气机特性影响的实验研究及分析

利用带导叶的单级轴流压气机实验台，详细测量了进口导叶无预旋、全叶高预旋2度和叶顶端部预旋2度对压气机总性能、基元性能及失速边界的影响。在设计及非设计转速下，通过对比三种导叶几何条件下的性能曲线，探讨了导叶预旋在非设计转速下的扩稳效果及设计转速下对 气机性能的影响，分析了利用端弯技术扩大压气机稳定工作范围的机理，该研究进一步说明了端弯技术是推迟轴流压气机不稳定流动发生的有效手段之一，可以很方便的用于实际轴流压气机中。     

透平叶栅跨音速流动计算中的新型有限元法

将Ｔａｙｌｏｒ－Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元法和多级有限元的思想结合起来，构成了在收敛速度和稳定性两方面均较好的新型有限元算法：多级广义有限元。利用这一方法，分别基于Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和Ｅｕｌｅｒ方程，研究了透平跨音速叶栅无粘流动和粘性流动，并将计算结果与实验结果作了比较。计算结果表明，本方法是透平机械内部跨音速流动计算的强有力的手段。     

An application of topological method to analysing the three-dimensional flow in cascades (II)—Topological analysis on the vector field patterns of skin-frictions and section streamlines

With an application of topological analysis, in this paper the skin-friction line patterns on compressor and turbine cascade surfaces are depicted and the streamline patterns of the secondary flow fields in the cross-section of a curved pipe and a turbine cascade are drawn under given conditions. In addition the structures of vortices within three-dimensional viscous flow fields in cascades are analysed.The Project Supported by the National Natural Science Foundation of China     

连续矩形簿板弯曲和稳定的新法则

本文推广文献[1、2]结果,对变刚度连续矩形薄板弯曲和稳定计算提出了一个新法则,算例表明此法简明有效。     

测量低密度气流速度和运动激波马赫数的火花放电法

本文在讨论了各种测量气流速度的方法,特别是Miller的放电法基础上,提出了一种测量低密度流场气流速度和运动激波马赫数的改进方法。本方法采用双曝光技术,有助于提高测量精度;在结构上和电路上的改进,克服了低密度流场中漏电问题。该方法适用于气流速度1200m/s以上,密度约0.05kg/cm~3的高速瞬态流场中的气流速度和运动激波马赫数的测量。     

确定裂纹尖端形状及张开位移的焦散线—伪焦散线法实验研究

本文根据反射式焦散线－伪焦散线法和弹塑性断裂力学的基本原理，推导出裂纹尖端形状方程，为测量裂纹尖端的张开位移，提供一种全新的实验方法，本文还引用实例来进行验证．     

大间隙环流中偏心转子动特性系数的数值分析方法

基于作者用整体流动理论和Moody壁面摩擦系数方程建立的大间隙环流中转子动特性系数数值计算模型,应用摄动方法推导了大间隙环流流场非线性控制方程组的一阶摄动方程,提出了求解大间隙环流中偏心转子动力学特性系数的数值分析方法。用该方法得到的数值结果与已有的解析解和实验结果具有较好的一致性。     

Characteristics of the critical heat flux for downward flow in a vertical tube at low flow rate and low pressure conditions

The characteristics of the critical heat flux (CHF) for downward flow were studied experimentally with an Inconel 600 circular tube test section in a water test loop at low-flow rate (0 200 kg/m²s) and low-pressure (0.1 0.7 MPa) conditions. The attention was given to the effects of upstream conditions—upper plenum and inlet throttling. Two totally different kinds of CHF behaviors were observed. It seems appropriate to interpret them as flooding-type CHF and dryout in annular flow. The CHF in downward flow may vary from extremely unstable flow CHF as low as near the flooding CHF value to stable flow CHF as high as that of upflow, depending on the upstream conditions of the test section. The CHF correlation by Mishima and that by Weber were proposed for the presentation of the lower and upper limits of the CHF for downward flow in a vertical tube at low-flow rate and low-pressure conditions.     

非线性系统全局动态特性分析的PCM法及其在转子轴承系统中的应用

本文将Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射的思想与胞映射法相结合，提出了可用于高维非线性动力系统全局稳定性分析的新型数值方法：ＰＣＭ（Ｐｏｉｎｃａｒｅ－Ｃｅｌｌ－Ｍａｐｐｉｎｇ）法，和胞映射法相比，新方法在实用上具有明显的优点。为说明ＰＣＭ法的有效性，本文应用此方法对平衡转子轴承非线性动力系统进行了全局稳定性分析，同时给出了一确定状态空间中存在的所有周期解及其吸引域。