非正交座标S_1流面流函数跨音松弛计算

本文在吴仲华教授的叶轮机械三元流动理论的基础上,推导了非正交曲线座标系下的叶轮机械流函数方程及有限差分方程的通用形式.这些方程可用于平面、任意迥转面及任意翘曲的S_1或S_2流面的跨音及亚音流场计算。数值求解中采用了混合差分格式线松弛计算方法。采用了密度预测法由流函数值唯一确定了密度值,解决了流函数方程求解跨音流场的困难,用此方法编制了计算机程序并作了计算,所得结果与实验结果比较一致。     

使用任意非正交曲线座标系的任意翘曲S_1流面正问题流场矩阵解

本文包括了两个部分内容(1)根据给定的几根流线上的离散点拟合一个光滑的、任意翘曲的S_1流面,并在此曲面上进行计算网格加密.(2)在此任意翘曲的S_1流面上进行亚声速叶栅绕流计算,并给出了计算实例.本文将用此方法拟合的曲面同解析解进行了比较,其误差为0.004％,可见是相当满意的,而且拟合并不复杂,适合于工程上使用.此曲面拟合的方法也适用于其它工程计算。     

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.     

使用非正交曲线座标与速度分量S_1流面正问题流场矩阵解

本文基于吴仲华提出的使用非正交曲线座标与相应的非正交速度分量的叶轮机械三元流动气动热力学基本方程组,引入流函数,得出求解的主要方程:流函数的二阶拟线性偏微分方程.除了与密度有关的项以外,流函数的各阶导数都置在方程的左端.这样加快了收敛的速度.用中心九点差分格式,将微分方程离散化后,所得的线性代数方程组用矩阵[L][u]分解直接求解.这种解法收敛速度较快.系数矩阵为对角线带状稀疏矩阵.采用了:(1)非零元素按对角线编号;(2)增设虚点两项办法.大量减少了计算机内存量.由流函数求密度时采用了内存密度函数表插值方法.简单地讨论了松弛因子的选取.用此程序对一些压气机和透平的叶型进行了计算,同实验结果及理论解析解进行了比较,相互是一致的.     

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.     

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。     

非正交曲线坐标可压湍流S_1流面计算

一、引言 本文在文献[1]的基础上导出了非正交曲线坐标S_1流面内的可压湍流通用流函数方程组,文中连续方程和运动方程直接转化为流函数方程形式,不受势函数的无旋流动的限制,本文用焓和熵代替运动方程中的压力项,直接求解能量方程和熵方程,避免了压力修正带来的困难。导出了非正交曲线坐标系的κ-ε湍流双方程,在近壁区采用壁面函     

使用非正交曲线坐标与速度分量的S_1流面跨声速流函数解

在非正交曲线坐标系上采用守恒型流函数方程,用人工可压缩性方法解任意(辶回)转面上叶栅跨音流动,考虑了通过激波间断的熵增。用速度梯度方程积分的方法解决了密度双值问题。并试验比较了几种数值计算方法。     

使用非正交曲线座标与非正交速度分量跨声速S_1流面势函数方程人工可压缩性——近似分解因式解

本文运用文献[1—3]提出的叶轮机械三元流动的理论、方程和座标系分析了S_1流面跨声流场,并发展了一种快速隐式算法.在这一算法中,将外流计算中最近发展成熟的近似分解因式方法,在对其人工密度的处理进行了某些修正之后,首次引入到叶轮机械内部跨声流场的数值计算中。对一些叶栅计算的结果表明:本方法收敛迅速、稳定,计算结果与实验结果基本一致。     

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.     

非正交坐标粘性亚、跨音S_1流面反问题松弛迭代解

一、前言 近年来叶轮机械的研究主要是正问题的内容。其中尤以粘性、跨音定常流进展较为迅速。反问题的研究只有在最近一些年来,由于叶轮机械的设计实践需要才得以迅速的发展。如流、势函数法解决了无旋方程的反问题求解。文献[2]提出了流函数有旋方程的直接反问题形式的数学模型,在文献[3,4]的基础上推导出了以计算网格的曲线坐标为独立变量的反问题控制方程组。本文研究了考虑粘性作用的S_1反问题的计算方法,用分     

使用非正交曲线坐标与非正交速度分量的S_1迴转面跨声速流时间相关数值解

本文使用张量工具,导出非正交曲线坐标下弱守恒型基本方程组与特征理论,较全面地讨论了这类问题的边界条件;改进了MacCormack差分格式;计算了压气机叶栅,计算结果与实验结果比较还是较一致的。     

非正交曲线坐标叶轮机械S_2流面正问题计算机程序

对于非正交曲线坐标叶轮机械S_2流面正问题(亚声速情况)在计算机上实现了一种收敛算法.对一个高载荷轴流式两级风扇的验算说明计算结果与实验数据相比很一致. 主导方程采用新推得的非线性形式——方程(8),与传统沿用的线性形式——方程(13)相比,当流场中高亚声速区较大时,新解法改善了数值求解过程的收敛性.     

S_2流面非正交曲线坐标可压湍流方程组及其求解

前言 文献[1]在文献[2、3]的基础上导出了非正交曲线坐标可压湍流的基本控制方程组。在国内、外的湍流计算中,运动方程中一般都含有压力项,该项对收敛性影响较大,不太容易处理。本文用焓和熵(热力学第二定律)代替运动方程中的压力项,通过求解能量方程和     

使用非正交曲线坐标与非正交速度分量的跨声速S_2流面势函数方程人工可压缩性迭代解

本文推导建立了适于求解跨声速轴流式压气机转子中S_2流面正问题的全守恒型势函数方程,方程的求解采用人工密度的方法和一种新的Φ-ρ(Γ)迭代方法,能在S_2流面上自动捕获激波.用本方法编制的计算机程序对西德DFVLR单级跨声速轴流式压气机转子的一个最高效率点实验工况进行了验算,并将计算结果与实验结果作了比较。     

非正交曲线座标在叶轮机械粘性流动计算中的应用

本文应用矢量与张量分析的方法系统地导出了三元粘性气动热力学方程及应变张量、应力张量、粘性力,粘性力作功率、消散函数等在非正交曲线座标下用非正交速度分量表示的普遍形式,并给出在各种特定座标系下的简化方法.从而把非正交曲线座标推广使用于叶轮机械粘性流的研究与计算.     

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     

交替方向积分法解S_1流面跨音流函数方程

在求解S_1流面跨音流函数方程中,提出并采用了交替方向积分法,一方面避开了ρ的双值性矛盾,同时也使基本方程的关系在整个求解域中有可能均衡地趋于满足.本方法利用了非正交曲线座标和人工可压缩性技术,原则上既可计算亚音来流的跨音问题,也可计算超音来流的跨音问题。     

CAS压气机转子跨声速流场S_1/S_2流面全三元迭代解

作为跨声速单级压气机基础研究工作的一部分,本文在过去完成的跨声速流场准三无迭代解的基础上,发展了在任意翘曲的S_1流面和若干个S_2流面上跨声流函数解相互迭代的全三无计算程序体系。对CAS跨声单转子内部流场进行了验算。经过七轮迭代,第一次得到了三元跨声流场(不假定无旋)全三元迭代解,验证了跨声速全三元迭代计算的收敛性。     

后掠冀跨声流场S_1/S_2流面全三元迭代解

一、前言 叶轮机械三元流动通用理论提出的使用两类流面迭代求解叶轮机械三元流动正反问题的方法,已成为内流数值计算的一个基本方法。随着计算机速度的提高、内存的扩大,越来越多的三元直接解投入了使用。但是两类流面迭代求解仍然是叶轮机械内流计算的一个重要方法。