跨声流函数方程的多层网格-强隐式解法

本文是文献[1]工作的继续,是研究在多层网格上采用强隐式过程(即Strogly Implicit Procedure)求解跨声速流函数方程的问题。使用多层网格技术,可消除不同频率或波长的误差分量,有助于残差下降;在每层求解中采用强隐式解法将五对角系数矩阵变为七对角阵以便快速因式分解获取流函数场。文中以四层网格为例,详细研究了在每层求解流函数方程时采用强隐式解和在任意两层间使用FAS法(即Full APProximation Storage)时层间转换等一些重要技术细节,计算了一组典型跨声速双圆弧平面叶栅,所得结果与实验较吻合,并且残差收敛速度要比单层网格快得多,表明多层网格法十分有效。     

应用Navier-Stokes方程的叶栅粘性流动数值分析

本文以时间相关显式格式求解完全的Navier-Stokes方程,计算了二维叶栅中的粘性流动。一种Euler方程多网格算法,被成功地应用于粘流问题计算,显著地加速了收敛过程。用含分离流动的压气机叶栅和跨音速涡轮叶栅等算例,说明了解的准确程度和多网格法的效果。     

多网格法求解Euler方程的叶栅绕流计算

一、前言 求解Euler方程是叶栅跨音速流数值模拟的重要方法之一.为了提高收敛速度,目前Euler方程多网格算法有了很大的发展.这种方法利用不同的网格尺寸有利于消除不同波长误差的原理,将数值解放在粗、细几种网格上反复进行,最终保证解具有细网格的离散精度,而求解过程又有粗网格的收敛率.我们的研究表明,正确地设计不同网格     

粘性跨音速叶栅绕流的数值模拟及前驻点处理

一、前言 对于粘性跨音速叶栅绕流,直接用N-S方程数值求解仍有很多困难,因此利用边界层理论考虑流体的粘性效应,进行有粘—无粘迭代计算是粘性流体叶栅绕流的很好模拟。采用多重网格有限体积法进行跨音速叶栅的无粘流计算,具有易于适应复杂几何形状,保证差分格式的守恒性、能较准确地计算激波。加速收敛等良好特性。为了提高精度和简化计算,在求解边界层微分方程时,采用了Illingworth变换方法,用驻点方程的相似性解给定边值速度剖面,使用全湍流Prandtl混合长度粘性模式并且其混合长度选用Plctcher     

跨音速叶栅流场计算的多网格法

本文是对多网格法应用于求解Euler方程的探讨,文中以MacCormack显式两步差分格式为基础,提出了一种简单的求解积分型Euler方程的多网格算法,阐述了这种方法的基本思路,研究了稳定条件和一种新的人工粘性形式.文中还进行了几种跨音速涡轮叶栅流场的计算,用以说明多网格法在缩短计算时间上的效果。     

任意旋成面上带分流叶片叶栅气动正命题有限元解法

本文提出了任意旋成面上带分流叶片叶栅气动正命题[考虑了叶面有喷气(吸气)的情况]的有限元解法。首先应用八节点等参数单元对相应的变分原理进行有限元展开,然后用迭代法求解所得的非线性方程组,求得全流场的速度势及速度分布,编制了能自动划分网格的计算程序。 以NASA叶片为实例进行的计算结果表明用本文建立的计算方法及程序无需作任何修改或补充,即也可用来计算(不带分流叶片的)任意旋成面叶栅流场,并得到收敛程度相当好的结果。 本文所建立的方法及程序只须稍作修改,就可引伸来求解串列叶栅气动正命题。     

平面跨音速叶栅的广义有限元法

对Ｔａｙｌｏｒ－Ｇａｌｅｒｋｉｎ广义有限元法在收敛速度和稳定性两方面作了改进，利用改进的方法，基于Ｅｕｌｅｒ方程，研究了平面跨音速叶栅流动，并与实验结果作了比较，计算结果表明，改进后的方法是跨音速计算的强有力手段。     

跨音速叶栅绕流的数值模拟

一、引言 本文在文献[1]的基础上,提出了一种时间推进有限体积法,从积分型的基本方程出发采用了简单的曲线四边形组合网格,并以均总焓关系作为能量方程,构造了一种稳定性良好的差分格式。其特点是允许任意地剖分网格,易于适应具有复杂几何形状的问题;而且在每一时间步都保证差分格式的守恒性,能较正确地判定激波的位置。应用本方法,对三个实例叶栅进行了平面叶栅和任意旋成面叶栅中带激波的跨音速流场计算,计算得到的叶面压力分布和M数分布与实验值吻合良好。     

叶栅内定常及非定常粘性流动数值模拟

本文给出了一个模拟叶栅内准三维定常和非定常粘性流动的数值方法。对于定常流动,采用ＴＶＤ Ｌａｘ－Ｗｅｎｄｒｏｆｆ格式和代数湍流模型求解雷诺平均Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,使用当地时间步长和多网格技术使计算加速收敛到定常状态;对于非定常流动,使用双时间步长和全隐式离散,采用与求解定常流动相似的多网格方法求解隐式离散方程。文中给出了ＶＫＩ透平叶栅内的定常流结果和１．５级透平叶栅内的非定常数值结果。     

任意迴转流面叶栅出气角的确定

积分区域ABGD参见图1。 (1a),(2a),(3a)构成封闭方程组。 用其进行迴转面叶栅绕流计算,实际是求解椭圓型微分方程的边值问题。 类似于文献[2]迭代求解,为在计算过程中求解出气角因而增加了出气角渐近循环过     

高亚音速二元叶栅损失的理论分析和实验研究

本文主要目的,是采用可压流紊流附面层理论,利用附面层理论中的一些附面层特性参数,如动量厚度、形状因子和能量因子以及其他组合参数等;采用栅后尾迹中附面层简单幂方气体速度分布;并在过去叶栅损失理论研究的基础上,推导出亚音速、跨音速二元叶栅总压损失简化了的计算方程。用它可以计算亚音速、跨音速压气机叶栅在设计工作情况和非设计工作情况下的二元叶栅总压损失。文中还提出了压气机叶栅在高亚音速、跨音速工作条件下,修正气体压缩性影响的新的图线方法。 按照所推导出来的叶栅损失计算公式,对给定叶型叶栅在不同工作情况下,进行了叶栅损失计算。另外,对给定叶型叶栅进行了吹风实验,测量出不同情况下的叶栅损失,两种数据进行了比较,得到较好的一致。     

求解叶栅跨音速流动反问题的有限体积方法

本文阐述了一种求解叶栅跨音速流动反问题的方法.流场的数值模拟以有限体积法为基础.应用这一技术设计叶型,型面上气流压力将达到预先规定的值.文中介绍了这种方法求解的基本方程系统和离散格式,着重讨论了壁面调整的方法、壁面压力的计算以及求解过程等问题.为论证方法的有效性,给出了几个跨音速涡轮叶栅的计算结果.     

时间相关有限体积法在跨音速叶栅流场计算上的应用

本文在分析J.D.Denton格式的基础上,采用了R.W.MacCormack时间分裂有限体积法来计算跨音速叶栅流场,使计算与实验结果更加吻合.介绍了使用当地容许时间步长和加密网格法来加速计算收敛的效果.分析了几种人工粘性方法.对以滞止焓沿流线不变的关系代替能量方程时,流场中信息的传播规律进行了讨论.     

应用高分辨率迎风格式精确分析透平叶栅三维湍流流场

应用高收敛率、高精度和高分辨率的数值计算方法,通过求解全三维可压缩雷诺平均的Navier－Stokes方程和q－ω低雷诺数双方程湍流模型,数值模拟了VKI跨音速叶栅内的三维流场,对叶棚内的三维流动结构进行了细致的分析。计算表明,本文采用的计算方法可以精确模拟叶轮机械内部的复杂流动。     

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.     

跨声速叶栅流计算中边界层的影响

一、引言 在跨声速叶栅流的计算中,边界层的影响是值得重视的。特别是进口M数较高时,存在较强的激波,逆压梯度较大,使得边界层发生较大的变化,可能发生分离。另外,在跨声速叶栅流中通道接近声速堵塞时,边界层位移厚度的微小变化可能引起主流区流动图案的较大变化。本文采用主流-边界层迭代的计算方法来考察边界层对计算的影响,将文献[1]中的流函数方法作为跨声速主流区的计算方法,用文献[2]中的参考焓方法作为边界层的计算方法。应用这两个计算方法进行主流-边界层相互作用的迭代计算,对四个跨声速叶栅的主流和边界层进行了计算,考察了边界层对计算结果的影响,发现考虑边界层修     

任意迴转面叶栅气动边界元计算

一、前言 本文是作者继文献[1]之后在叶轮机中推广应用边界元法解决气动问题的又一次尝试。文中应用边界元法求解了任意迴转面叶栅气动正问题。计算了一个压气机叶栅和一个透平叶栅。     

任意回转流面上跨音速压气机叶栅含激波流场的计算

本文运用时间分裂有限体积法,进行了任意回转流面上跨音速压气机叶栅含激波流场的计算。分析了MacCormack显式两步差分格式中的几种不同运算形式,提出了对于叶栅绕流计算问题的合适的运算方案。对几种边界条件的处理方法进行了数值试验和分析比较。流场计算中采用了一种周向非等距网格,这将有助于缩短计算时间。     

基于小波变换的最小二乘相位解缠算法

最小二乘法是求解二维相位解缠问题最稳健的方法之一,其本质是在最小二乘意义下使缠绕相位的离散偏导数与解缠相位的偏导数整体偏差最小,并等效为可求解一大型的稀疏线性方程系统。由于系统矩阵结构的稀疏性,在采用迭代法求解时收敛速度非常慢。为了改善收敛特性,提出一种基于多分辨率表示的离散小波变换相位解缠算法。利用小波变换将原线性系统转化成具有较好收敛条件的等价新系统。仿真实验表明,该方法能够很好的恢复真实相位,其解缠效果优于Gauss-Seidel松弛迭代和多重网格法。     

三维机翼跨音速颤振的分布式并行计算

以多台微机组成分布式计算系统,利用无限插值方法(TFI)生成三维多块贴体运动网格,以Navier Stokes方程为控制方程,求解三维机翼的跨音速非定常气动力,并与颤振方程耦合迭代计算,求解机翼广义位移响应的时间历程,根据广义位移的时间历程的衰减、等幅和发散振荡等情况确定机翼跨音速颤振临界条件.通过算例验证,计算结果与实验结果和理论分析相吻合.