振动叶栅非定常流场的欧拉振幅方程及其数值解法

本文提出了用小扰动欧拉振幅方程求解振动叶栅非定常流场的方法.虽然本方法用的是理想气体模型,但由于从欧拉方程组出发,所以不受无旋、小弯度、薄叶片和低马赫数等的限制,可用于跨音流和大弯度透平叶栅.用本方法算了三个算例,其中之一并与实验数据进行了比较.计算得到的脉动压强相位与实验值符合情况良好,脉动压强振幅值与实验相比数值偏小,趋势差不多.但本文计算结果与文献[7]用时间推进法的计算结果是一致的,证明本方法是可信的.     

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。     

振荡叶栅非定常流场的N-S方程解

本文采用直接解N-S方程的方法求解振荡叶栅的非定常流场.数值格式采用MC-LB显隐格式,时间步长可以取得较大,故总计算时间并不比用显格式直接解Euler方程长很多.计算结果与无粘结果基本一致.但来流时均静压比定常来流静压略有提高,这是与无粘计算不同之处.     

旋翼的非定常流动及表面载荷的数值模拟

旋翼的流场呈现很强的非定常现象.目前,对旋翼定常流场的计算已经基本成熟,非定常流场的计算仍在探索之中。本文基于有限体积法的思想,利用较成熟的商用软件NUMECA/IGG生成计算所需的网格。对N-S方程进行离散,选用Baldwin-Lomax湍流模型,Dual-Time时间推进格式模拟了旋翼的非定常流场。计算的结果与文献给出的实验结果符合得较好。     

包含动边界的非定常流场动网格数值模拟

发展建立了用于多体分离等包含动边界的非定常流场数值模拟方法,建立了笛卡尔坐标系下边界以任意速度运动的控制体上的流动控制方程,结合几何守恒律确定网格速度,发展了基于结构网格的动网格方法,网格移动量采用加权插值方法得到.通过数值模拟二维翼型及三维机翼的强迫振荡非定常流场,表明该方法可以数值模拟包含动边界的非定常流场.     

一个跨音风扇级转/静干扰流动的时间精确模拟

本文采用双时间步法,较为方便地将孤立叶排定常流场求解拓广为转／静干扰非定常流场时间精确求解,而且该流场时间精确求解方法收敛速度较作者最初工作有较大提高．文章通过对一跨音风扇级非定常流场时间精确模拟,对叶轮机非定常流动建立了一定理解．     

透平叶栅静叶周向布局的数值研究

本文采用分区、并行计算方法求解二维Ｅｕｌｅｒ方程,对１．５级透平叶片排内的非定常流场干涉进行了数值模拟,并探讨了透平叶栅静叶周向布局对透平级性能的影响．计算结果表明,本文的处理和计算方法是合理有效的,并且发现存在静叶最佳周向布局,此时透平级的性能最好．本文所得结论对于透平级的优化设计是有意义的。     

多级环境下基于非定常/定常流混合分析的叶片颤振预报方法

发展了多级叶轮机环境下应用于叶片颤振预报的非定常流/定常流混合分析方法。对于叶片颤振预报,采用了基于能量法的单向耦合方法。非定常流计算采用了高效的频域谐波方法,定常流计算采用了时间推进方法。在非定常流和定常流交界面,发展了基于滤波技术的无反射混合平面方法。本文发展的叶片颤振预报方法,忽略了叶排干涉非定常流对叶片颤振稳定性的非线性影响,但包含了多级定常基础流动效应。通过对某二级风扇的颤振预测验证了该方法的有效性。     

非结构网格下涡轮级三维非定常N-S方程的数值解

本文在非结构网格下,采用时间上二阶精度、空间上不低于二阶的高分辨率格式求解涡轮级三维流场,得到了与实验数据大体接近的N-S方程数值解。计算表明:本文所构造的双时间步迭代格式具有稳定、高效的特征。实践显示:本文用FORTRAN与C语言混合编制的N-S方程源程序,可用于涡轮级三维非定常流场计算。     

掠动叶对微型轴流风扇气动-声学性能的影响研究

轴向掠是叶片的径向成型方法之一.本文基于Fluent软件分别对具有前10°、后掠10°和径向0°动叶的三种风扇模型进行了定常流场和非定常流场的数值模拟,然后基于FW-H积分完成了风扇流动噪声的远场辐射计算,研究动叶的轴向掠对小尺寸轴流风扇气动与声学性能的影响.结果表明,前掠叶片和后掠叶片使风扇的全压在大流量工作区域低于0°径向风扇,内效率也略有降低.在气动声学性能方面,研究结果表明前掠不利于本文所研究的微型轴流风扇气动噪声的抑制,但后掠动叶降低了风扇的噪声,相比径向风扇,后掠风扇的远场噪声总声压级约下降1. dB.     

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。     

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。     

用多重网格技术求解平面叶栅跨音绕流

1982年以来,Ni、Davis等人发展了一种与多重网格技术相结合的时间相关有限体积积分方法,这是一个快速求定常解的显式推进方法。本文采用这种方法计算平面叶栅跨音绕流,阐明了Ni-Davis格式的基本思想和处理原则,在物面边界近似处理上本文作了适当改进,为适当选取人工粘性项提出了具体平滑公式,又根据数值试验对多重网格技术提出了改进算法。两个跨音叶栅绕流算例表明,数值结果的精度和计算效率是令人满意的,可以满足航空发动机气动设计的需要。在IBM 4341计算机上,求解一个65×17网格上的跨音流场大约需CPU时间15分钟,使用四层网格技术后可节省CPU时间50%到60%。     

平面叶栅气膜冷却流动的数值模拟

为了能够准确地对透平叶栅气膜冷却效率进行数值预测,本文采用了FNM形式的结构化网格,对一个平面叶栅中的气膜冷却流场进行了数值模拟。计算中采用了包括LU-SGS-GE隐式格式和改良型高精度、高分辨率的MUSCL TVD格式的时间推进算法求解三维RANS方程以及低Reynolds数q-ω双方程湍流模型。计算结果表明本文采用的模型及方法在低吹风比的条件下可以较准确地对气膜冷却效率进行数值预测。     

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。     

超音速叶栅由于振动引起的非定常空气动力的计算

作者应用奇点法对前后缘为任意曲线形状的超音速平板叶栅,导出了一组计算非失速条件下非定常空气动力的公式,编成程序.作为算例用它计算了后掠超音速平板叶栅由于振动引起的非定常空气动力功.这一程序可用来对所设计的超音速叶栅预估是否可能发生颤振提供分析基础,对于指导叶栅设计、避免非失速颤振的发生具有重要的意义.     

基于定涡黏性假设的连续伴随优化方法研究

基于网格节点位置坐标变分并结合通量雅克比矩阵技术,完成了定涡黏性假设下带湍流模型连续伴随系统的建立,极大降低了RANS方程下复杂伴随系统的推导难度,简化了伴随系统表达式,节约了计算资源。同时采用定涡黏性假设耦合SpaIart-Allmaras湍流模型,实现了二维叶栅壁面压力反设计的数值验证,针对变量梯度、优化过程及结果与全湍流系统进行了分析对比;并以通道内熵增为优化目标完成了某亚音速叶栅基于该假设的气动优化及叶栅吹风试验,试验结果验证了优化设计结果的可靠性。     

低速轴流涡轮非定常数值模拟的非线性谐波法

本文介绍了旋转机械非定常数值模拟的非线性谐波方法,并对某低速轴流涡轮的流场进行了数值模拟,获得了该涡轮通道内的非定常流场结构.在与实验结果及定常计算结果对比确认的基础上,分析了该涡轮动静叶间干涉与非定常流动特性,并比较了谐波阶数和工质的压缩性对计算结果的影响.研究结果表明,非线性谐波方法可有效地模拟动静非定常干涉.     

离心压缩机级内三维粘性流动数值分析

本文介绍了用时间推进法进行离心压缩机级内全三维粘性流场的计算方法．该方法是作者在已完成的求解孤立叶排Ｎ－Ｓ方程的计算程序的基础上发展的，通过使用周向非均匀的叶排间隙混合平面概念来考虑离心叶轮与扩压器之间的相互影响，并依据质量守恒原则，对下游的进口气流角进行了修正，以保证了上下游叶排在相容的流动特性下工作．完成了离心压缩机级（包括叶轮与扩压器）三维粘性定常流场的计算及性能预测．应用本文所发展的程序，对某高炉鼓风机的叶轮及其叶片扩压器进行了计算．     

离心压气机叶排间涡脱落及气流脉动行为研究

对某一带叶片扩压器跨声速离心压气机内部三维非定常流场进行了数值模拟,依据计算结果描述了叶轮叶片尾缘尾迹涡脱落行为,给出了叶轮尾缘脉动压力频谱特性图和叶轮出口位置脉动速度动能分布图。研究结果表明,主叶片与分流叶片尾缘尾迹涡脱落过程交替进行;转静干涉和转子叶片尾缘的涡脱落行为是造成叶轮尾缘气流脉动行为的主要原因,随着时间的...