用显格式时间推进法求解跨音叶栅的粘性流动

本文提出了一种基本格式加修正环节的显式差分格式,用来求解跨音叶栅绕流的完全的Navier-Stokes方程,可得到近似于二阶精度的解.试算表明本文差分格式和给出的边界条件是成功的,它提供了透平机械叶栅中粘性流动的一种数值模拟方法.在给定了合适的湍流模型后,本文的方法能方便地推广应用到湍流的计算中去.     

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。     

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。     

两种TVD格式在跨音透平叶栅流场计算中的应用

两种ＴＶＤ格式在跨音透平叶栅流场计算中的应用黄伟光，刘建军（中国科学院工程热物理研究所北京１０００８０）关键词跨音速透平，Ｅｕｌｅｒ方程，ＴＶＤ格式１引言现代高负荷透平大都工作在跨音范围，研究发展能准确预测跨音速透平叶栅内部流场的激波位置与强度以及叶...     

二维叶栅气动特性的数值分析

过去研制一种新叶型需要做大量实验以确定其安装角、ｔ／ｂ（栅距／弦长）及出口几何角的使用范围，在可使用范围内还需要确定叶栅的攻角特性。这些在热力透平机械设计过程中是不可缺少的。随着计算机的发展及叶轮机械计算流体动力学的进步，人们已经可以通过主要是数值计算的方法来获得这些特性。本文给出了分析叶栅内二维流动特性的一种数值计算方祛。作者采用压力修正ＴＶＤ格式解雷诺平均的Ｎ－Ｓ方程组，壁面的湍流效应利用低雷诺数湍流模型模拟。运用本文方法计算了跨音及亚音叶栅内的湍流流动，并获得了某新叶型的使用范围及攻角特性。     

间隙大小对高负荷压气机叶栅流动特性的影响

在低速平面叶栅风洞中,对不同间隙大小条件下的高负荷压气机叶栅流动特性进行了实验研究。实验采用五孔气动探针测量了叶栅出口截面参数,得到了该截面的二次流速度矢量分布,并对叶栅下端壁和叶片表面进行了墨迹流动显示.结果表明,叶顶间隙的增加加剧了间隙泄漏流动与通道涡的相互作用和掺混,导致叶栅流道内的二次流结构和形态发生改变;增加叶顶间隙可完全抑制吸力面角区分离,但被间隙泄漏流动带走的低能流体被带到尾缘及其下游位置,加剧了相应位置的流动分离;间隙泄漏流动将引起叶栅总损失的显著下降,损失的大小并不一定与间隙大小成正比.     

具有任意形状的分流叶片叶栅的完全三元流动解法

文中计算了含有分流叶片的旋转叶栅内,亚音、完全三元流动。分流叶片可具有与主叶片不同的任意形状。 结合已有的若干文献,讨论了这种叶栅的一些特点,包括边界条件的提法,求解域的划分,三元解的精度,及分流比的确定问题.本文建议了一种概念合理的模型来计算三元流道的分流比。     

平面叶栅跨音绕流并行数值模拟

研究平面叶栅跨音绕流的并行算法。采用文（１）中差分格式，设计适合平面叶栅跨音绕流的并行算法，并在江南一２并行机上实现。     

跨音速透平叶栅在迴转面上的速度图法设计

以往的速度图法设计,都限于平面流动,本文首先提出了相应于迥转流面的速度坐标的流函数方程和由速度面返回流面的积分方程,作为跨音透平叶栅亚音区部分的计算的基本方程。在超音区,我们从相应于迥转面的速度坐标流函数方程出发,导得了相应于迴转流面的压缩性函数,从而可以在迴转面上应用混合型方程的解析解。     

DES模型在压气机亚音转子中的应用探讨

本文运用分离涡模拟(DES)方法研究了不同工况下压气机亚音转子的流动情况,分析了其时均与瞬时流场中顶部间隙泄漏流动和根部角区的流动分离.通过与S-A模型计算结果的对比表明,DES模型在模拟顶部泄漏流动及二次泄漏、泄漏流在转子下游与尾迹的干涉时能够捕捉到更强的旋涡结构,在模拟转子根部角区的分离时也能获得更为丰富的流动现象.对不同工况的DES计算表明负荷的上升会使泄漏涡形成的位置向上游移动,从而导致并加剧二次流动,并对叶栅下游泄漏涡与尾迹的干涉产生影响.对设计工况下瞬时流场的分析表明,泄漏涡在叶栅下游体现出周期性的强弱变化,近叶根分离区也体现出明显的非定常性.     

环形叶栅中二次流与损失的数值模拟

1引言三维叶栅中的损失主要由叶型损失、端部损失及二次流损失等组成。而其中的二次流损失,由于在损失总量中往往占有很大的比重,且又强烈依赖于叶栅几何形状等本身的特点,因而十分受到关注。许多学者分别用计算或试验的方法来研究二次流动,已经做了大量的工作（如文献1～8）。然而,以往大部分的研究往往局限于直列叶栅,对沿径向非等截面的环形叶棚的详细研究甚少。本文基于非正交曲线坐标与非正交速度分量下完全守恒型的Navier－Stokes方程,采用时间推进法与Baldwin－Lomax湍流模型,数值求解环形叶栅内部的粘性流场,得到了十分…     

超跨声涡轮叶栅尾缘激波系流动研究

本文通过分析超跨声涡轮尾缘波系的流动机理给出了详细的尾缘激波系流动图画,强调了尾缘分离激波的重要作用.经过分析,认为基底区压力是通过影响基底区宽度来影响涡轮叶栅尾缘激波强度的.最后将上述机理应用到某叶栅S1计算程序的改进工作中,数值计算和叶栅试验结果表明,改进工作有效提高了该程序对超跨声涡轮叶栅尾缘激波流动的模拟能力.     

弱化激波涡轮叶栅研究

激波问题严重影响超/跨音涡轮气动性能、冷却特性和结构完整性,因而,弱化激波设计是高负荷涡轮研究的热点之一。针对这一问题,本文以两个典型超/跨音涡轮叶栅为例,以伴随方法寻优为手段,给定流量和出口气流角约束,在不同工况点下进行优化,并对比研究变工况特性、流动特征和造型参数,探索弱化激波涡轮叶栅设计技术及规律。     

跨音透平变工况计算

得到了一组包括S_2流面方程、简化S_1流面方程(用于求解叶栅尾部三角区)、流动损失关系方程及落后角关系方程的联合方程组,此方程组用于计算透平机械的正问题。 考虑了亚临界、临界及超临界流动的本质差别,在阻塞计算中考虑了损失的影响。用一种联合求解的方法来求解此方程组。损失、落后角及其它流动参数是在同一迭代过程中得到的,所以不会发生假堵塞,收敛也快。完成了计算机程序并用于跨音透平非设计性能的计算。 用此程序计算透平级出口性能得到了满意的结果。折合流量、效率及膨胀比与实验结果相当符合,计算结果与实验数据之差在1％之内。     

弯叶片对压气机叶片表面流动稳定性影响研究

本文研究了压气机叶栅中采用弯叶片对叶片表面流动稳定及转捩的影响.以风洞测得的叶片表面静压实验数据为基础,通过求解Falkner-Skan方程,获得不同来流马赫数下叶片边界层内气动参数.将以上结果作为边界层的平均流动值,结合数值离散化的正交曲线坐标系线性抛物化稳定性方程(PSE),对边界层流动的稳定性进行特征值分析.计算结果表明,在压气机中采用弯叶片,可改善叶栅吸力面两端区边界层的流动,但同时会恶化叶栅吸力面中部边界层流动的稳定性;合理地匹配选择叶片的弯向与弯量,才能有效地提高扩压叶栅的整体流动稳定性.     

任意迴转面叶栅超声速进口流场特征线法计算机程序和唯一进气角的确定

根据吴仲华提出的基本方程,采用特征线法,对任意迴转面叶栅超声速进口流场的计算编制了计算机程序.计算中特征线方程中的系数是采用特征线两端的平均值,因而需要进行迭代.为了提高计算精度,并提出了一种最近三点二元插值法.叶栅前缘脱体激波的形状和位置是采用Moeckel提出的近似方法确定的.为了满足叶栅流动周期性条件,在计算中对叶栅各个通道进行逐个计算,直到相邻通道中流动情况相同为止.根据守恒条件,确定了无限远来流状态.最后讨论了根据这些计算确定唯一进气角的方法,并给出了计算实例.     

跨音叶栅多种命题的流函数解法

在求解跨音叶栅反命题及形形色色混合型命题时,将该命题所规定的边界条件均设法转换成用流函数ψ来表示的边界条件,从而得出物理概念十分清晰的形式比较统一的迭代求解途径.对跨音反命题的一些计算指出,本文方法是可行的,且有算例表明,此方法也可用来作为设计无激波超临界叶栅的一种手段。     

非绝热壁叶栅的粘性流动

非绝热壁叶栅的粘性流动王正明（中国科学院工程热物理研究所北京１０００８０）关键词非绝热壁；叶栅；粘性流动１引言近年来，随着计算机运算速度的提高，叶轮机械内部粘性流动的数值解法发展很快，对于动量方程，已广泛采用亘接求解不作简化的完全的Ｎ－Ｓ方程，以便更...     

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.     

压气机叶栅通道中二次流动对三维角区分离流动的影响

本文数值模拟研究了不同攻角下压气机PVD叶栅中的复杂流动情况,分析了叶栅通道中的二次流对三维角区分离流动的影响。结果表明:马蹄涡在压气机叶栅通道中的发展不明显并且在叶栅通道中很快耗散,因此对三维角区分离影响不大;而通道涡是压气机叶栅通道中主要的二次涡,增强了三维角区分离流动现象,增加了气流总压损失。