叶轮机械中有旋流准三元设计和全三元分析的联接解

本文介绍了一个将叶轮机械的准三元设计和全三元流场分析解联结起来的计算方法和程序系统,是文献[13,14]所介绍的准三元和全三元计算工作的继续和发展.在本方法中首先使用一个中心S_2流面与一组S_1迴转面迭代进行叶片的准三元设计,接着使用两类普遍S_1,S_2流面交替迭代,对设计出来的叶片进行全三元流场分析解.该计算方法体现了使用中心S_2流面的优点,即很方便地从准三元扩展到全三元计算,程序结构简单,机器内存不需显著增加,可以得到三维空间沿流面直观的流动图形.算例表明该程序在准三元及全三元计算中的收敛性是很好的,在设计实践中可以得到有效的使用。     

翘曲S_1流面跨声速流函数解

一、前言 在叶轮机械工程设计、计算中,往往使用只计算一个中心S_1流面和若干个迴转S_1流面的准三元迭代解。为了得到更准确的全三元解,文献[1]在全三元迭代计算中使用了翘曲的S_1流面计算机程序。文献[3]则发展了使用曲面拟合方法的翘曲S_1流面程序。在跨声流动存在强烈激波间断时,流面形状会在激波处发生折转,流片厚度也会突变。由于这种三元效应的存在,有必要发展任意翘曲S_1流面跨声程序,进行全三元跨声迭代解。本文在文献[5]的基础上发展了翘曲S_1流面跨声计算机程序。     

非正交曲线坐标S_1流面流函数反问题松弛计算

本文在文献[1—3]工作的基础上,从叶轮机械S_1流面反问题提法之一(给定叶栅吸力面速度分布及叶片厚度分布求解叶型坐标)出发,推导了流函数反问题主方程及有限差分方程.这方程是以计算网格坐标为主变量的二阶偏微分形式的动量方程,解决了文献[4—7]所未能解决的使用有旋的运动方程求解的问题.此方程与有旋的S_2流面流函数方程的一致性保证了叶轮机械三元求解的收敛性.进一步完善了叶轮机械使用两类流面的三元流设计方法.编制了计算机程序对典型的叶型作了计算例子,结果是理想的.     

轴流式压气机两类流面迭代三元完全解

本文根据文献[1]提出的三元流动通用理论,使用两类流面的交替迭代求解三元流场的方法,在已有的S_1和S_2流面计算机程序的基础上,建立起一个数值求解叶轮机械三元流场的完整体系。本文算例的收敛过程和计算结果充分证明了用两类流面交替迭代方法求解三元流场的有效性。     

透平准三元设计中S_2流面计算探讨

一、引言 自从吴仲华教授创立的叶轮机械三元流动理论广泛应用于叶轮机械的气动设计以来,S_1、S_2两类流面的三元迭代求解方法有了迅速发展。在准三元迭代计算中,由于流线在子午面投影是连续的,若给定远方进、出口参数及间隙站环量,就可一次解出多级叶片中心S_1流场,而S_2流面由于动静叶间有相对运动,在稳定流动下只能计算一有前后延伸空段的单排叶片段,且此延伸空段的参数是多级中心S_2流面计算所没有的。因此为S_1流     

叶轮机械准三元叶片设计中气动造型计算

一、前言 在三元流动通用理论的基础上,目前叶轮机械的设计已普遍采用方便可靠的准三元设计方法。叶片造型作为设计过程中十分重要的一步,其方法也在不断改进。文献[2,3]等提出和发展了的选定流线级数展开法有效地克服了传统的几何造型中的许多缺点,已经在很多方面应用于工程实践。但在迴转面上的气动造型计算中,还始终存在一个尚待解决的问题,这就是由于级数展开法造型计算完全依赖于S_(2m)计算所提供的中心流线形状     

含分流叶栅或串列叶栅的S_1流面上可压缩流动矩阵解

基于六十年代提出的使用任意非正交曲线坐标和非正交速度分量的叶轮机械内部三元流动基本方程,本文提出一个求解含分流叶栅或串列叶栅的S_1流面上可压缩流动的方法.将广义儒可夫斯基条件同时应用于主叶栅与分流叶栅的尾缘以确定叶栅中的流最分配和出气角。整个流场是使用矩阵法求解流函数万程得出的。 这种方法可推广用于求解串列叶栅问题,含两个分流叶栅的S_1流面流动问题,以及含分流环的S_2流面问题。典型算例显示了本文方法的工程实用性。     

使用非正交曲线座标与速度分量S_2流面反问题流场线松弛解

针对叶轮机械S_2流面反问题的计算,介绍了使用任意非正交曲线座标和非正交速度分量的S_2流面反问题流场线松弛解法计算机程序.并对该程序与目前一般常用的速度推广法(流线曲率法)程序和矩阵直接解法程序的不同之处,作了简要的比较和评论.指出流场线松弛法的优点,特别是在采用叶片三维设计计算方法时,当叶片区沿流线方向必须设立更多的计算站时,流场线松弛方法是一个值得推荐的好方法.     

CAS压气机跨声速流场主流-边界层准三元迭代解

本文在S_2/S_1流面准三元迭代的基础上,建立了S_1流面和S_2流面的主流-边界层迭代汁算方法,以及S_2/S_1流面之间的无粘-粘性准三元迭代系统,首次完成了跨声速压气机流场的中心S_2流面和六个S_1流面之间的主流-边界层迭代计算,得到了无粘-粘性准三元迭代解.本文为进行跨声速压气机流场无粘-粘性准三元迭代提供了工程实用的计算方法,扩大了两类流面理论在叶轮机械粘性流动计算中的应用.     

关于计算透平机械内部准三元流动的S_2流面的讨论

一、关于平均S_2流面 在叶轮机械准三元流动计算中,从原则上讲可以选取任一个S_2流面与多个S_1流面迭代求解。但当从整体上分析叶栅的气动性能或进行叶片的造型时,选取不同定义的平均S_2流面得到的不同解使我们难以唯一地确定一个叶片流道内的平均参数。不同的作者使用的平均S_2流面的定义是不同的。我们给这些不同定义的平均S_2流面标以新的名称以     

对亚音速静子使用一个中心S_2流面与多个S_1迴转面的三元迭代解

根据五十年代初开始建立起来的三元流动通用理论,利用文献[2—5]提供的计算机程序,用一个中心S_2流面和几个S_1迴转面交叉迭代的方法进行了高亚音静子的三元气动设计(反问题)计算。在交叉迭代过程中,静叶前S_1流片的形状和厚度变化及前、后远方的边界条件是一个不易确定的问题。本文通过新近提出的一个满足静叶前间隙中规定气体参量的相当流场的计算方法得到S_1流片的形状和厚度以及远前方周向均匀的进气条件。在迭代过程中熵的处理的一致性也是一个需要考虑的问题。计算结果表明S_1计算中必须适当考虑熵增的影响,以便与S_2流场中的熵值相一致,并能得到较高的迭代精度。这样做后,本文经过四轮迭代,就得到了S_1和中心S_2对应点上的各项参数相对差别都在2％以内的收敛解,并同时得到了满足流量和厚度分布的叶型及其叶面上的压力分布和速度分布,因之是一个可以实用的三元流叶片设计方法。     

S_1流面跨声流场流函数矩阵解

跨声速叶栅流的计算,可采用时间相关法求解Euler方程,或用松弛方法求解势函数方程和流函数方程。一般说来,时间相关法耗费机时较多,势函数方法仅对无旋流适用。流函数方法适用于二元有旋流的计算,并且边界条件也较为简单,可方便地进行S_1和S_2两类流面迭代得到三元解。流函数方法的跨声计算最大的困难是密度双值问题     

CAS压气机转子跨声速流场全三元解的分析及其与准三元解和双焦点激光测量值的比较

文献[1]对CAS跨声速压气机转子内部流场进行了s_1和s_2两类流面计算,得到了全三元迭代解。本文详细描绘、分析了文献[1]中s_1和s_2流面以及与之准正交的截面P_3上气流参量的变化规律及空间激波的形状和位置。将全三元解分别与准三元解和L2F测量值进行比较表明:两种解法的结果是相近的,理论计算与实验结果也是比较接近的。但全三元解比准三元解能更准确地反映三元效应。     

使用非正交曲线坐标与速度分量S_2流面跨音速流函数解

基于叶轮机械两类流面迭代计算理论,在非正交曲线坐标上建立了S_2流面上弱守恒型流函数方程.使用人工密度修正方法求解S_2流面跨音流动正问题,用速度积分方法避免了密度双值问题,并编制了相应的计算机程序.     

关于叶轮机械非径向计算站的S_2流面气动计算主方程的讨论

本文从任意曲线坐标的叶轮机械三元流动基本方程出发,导出了使用非径向计算站的正交坐标系的S_2流面的y向运动方程,且证明了Hetherington所使用的方程(1974)是正确的.通过转换,指出了这里导出的主方程(9)和[2]的(11)式是一致的.     

任意旋成面气动正命题的变域变分有限元解

一、前言 文献[1]、[2]给出了旋成面叶栅变分有限元法,但与其它解法相似,仍需用叠代法逐次逼近求得出气角,才能得到满足库塔条件的叶栅内流场。特别对离心叶栅,困难更大,处理欠妥即会出现无解。而且,迄今为止发表的叶栅解法都仅能近似求得栅后流线,影响了S_1、S_2叠代求解精度。 本文利用变域变分原理及有限元解法相结合,将沿叶栅后缘延伸至栅后区的两条     

去掉上、下游叶片排后“孤立”叶片排的叶栅实验和S_1流面计算中,上、下游条件的确定

根据五十年代初建立起来的叶轮机械三元流动通用理论,本文提出一个根据多排叶片的S_2中心流面的计算结果提供某一个叶片排的S_1流面计算所需的上、下游流场条件的方法。这个方法也适用于提供对多个叶片排中某一个叶片排的S_1流面上的叶栅进行实验工作时所需的叶栅上、下游条件。本文给出的算例表明:这种方法可以使S_2中心流面计算得到的叶片排上、下游间隙站上的气流参数基本上不因拿掉它的上、下游叶片排而受到影响;同时还表明,使用本方法后得到的S_1流面计算结果与通常的处理方法得到的S_1流面计算结果在叶片的前缘处有明显的差别。     

跨声速轴流式压气机三元流动设计的理论、方法和应用

基于吴仲华的三元流动理论,完成了单级跨声速轴流式研究压气机的气动热力学设计.经过两类流面的五轮迭代计算,S_1迥转面上的中心流线与中心S_2流面上相应流线的形状基本重合,其上参数如V_(θr)、△_s/R和流片厚度等大致相等,获得了三元流场的收敛解,同时也确定了满足各项设计判断准则及所需流量的流道和叶型.对超声速进气截面的流场分析表明,由于通道激波的滞止作用,波后的V_(θr)、△_s/R等量都发生了突跃.     

含激波跨声速S_2流面反问题的椭圆型方程间断解

在充分的理论依据之上,通过找到叶轮机械S_2流面反问题运动方程的适当守恒形式,把激波关系嵌入主方程,提出了求子午面速度为亚声速的含激波跨声速S_2反问题的椭圆型方程间断解的数值方法.由于方程是统一的椭圆型的,算法简单可靠.编制了计算机程序并试算了例题.本方法可用于与S_1“激波拟合——分区计算”的跨声速三元流动迭代求解方法中.     

非正交曲线座标下轴流与径流式翘曲S_1流面线松弛解

一、计算用的主要方程 基本方程如文献[1]所述。采用非正交曲线座标与相应的速度分量,引入流函数后,可得到轴流S_1流面求解的主方程为: