流体机械叶轮中三维粘性流动的势流边界层迭代解

本文用三维热流和三维边界层相互作用法求解叶轮中的粘性流动。在叶睡表面三维边界层计算中采用了半正交曲线坐标系,各向异性三维涡粘性的湍流模型,变换域技术和Keller分块解法。在叶轮流道及上下延伸体所组成的法语解域中的三维势流计算中,采用了直接边界元法。算例表明,本方法正确可行。     

多叶离心通风机内部流场的计算

本文采用二维不可压理论流动和湍流边界层的流动模型计算了多叶风机的内部流场，子午面和回面的位流速度计算采积分方法，叶片边界层用有限元方法求解，并用Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ数反映旋转与曲率对边界层结构的。通过算例计算与试验数据比较说明本计算方法的精度是比较理想的。     

非接触式超声马达的声流及声压分析

为了分析非接触式超声马达的声流驱动机理及其声压分布,利用边界层理论分析了声流的产生,得出速度流型与边界层厚度、流体厚度的关系,分析了声流在边界层内的作用。运用有限元仿真方法对流体媒质中声场和定子的模态进行计算,通过谐响应分析得出内部声场的声压分布,指出当定子振动时,流体媒质中存在弹性行波。     

离心式通风机内部流场的数值模拟

对一种典型的离心式通风机进行了整机内部流场的数值模拟,通过划分计算区域、选择合适的计算网格、采用合理的湍流模型和边界条件等方面的处理,得到了一种计算值与试验值相当吻合的一种数值模拟方法.在此基础上对计算结果中出现的二次流以及边界层分离等现象进行了分析.     

单流道泵叶轮水力径向力的数值计算

将叶片和蜗壳作为一个整体,采用边界元法对单流道泵内部三维非定常势流流动进行了数值模拟,计算了泵叶片表面压力,并在此基础上进一步计算了叶轮上所受的水力径向力及其变化趋势,对提高泵的运行稳定性具有指导意义。     

一种"两相流"离心泵叶轮的水力设计方法

基于普朗特的边界层思想,在二维离心场内给出了叶片近壁表面固液两相流体的边界层方程及其解的表达式和边界层厚度的有限次逼近算法.并以所得到的边界层参数为依据进行叶轮的水力设计以确定叶片型线及叶轮出口参数.通过对比实验的比较,验证了设计结果的合理性,同时也验证了采用该理论进行设计所得到的产品,能够避免或减少由边界层分离所造成的脱流损失,改善了主流区的压力分布,使得水力效率相对提高,振动和噪音相对降低.不仅如此,通过实例设计的结果可以看出,该计算方法,能够在工程设计中实现计算边界层参数的要求.最后指出所给方法可以指导离心式固液两相流泵的工程设计.     

叶轮内部流动无粘性-边界层迭代及前缘粘性流动计算

本文用无粘性一边界层迭代算法计算轴流叶轮内部流动。即用流函数有限差分法对S_1和S_2相对流面上的流动进行计算和迭代。在S_1和S_2流面无粘性流动计算同时,引入边界层计算,而得到准三元粘性流动解。在此解基础上,用涡一流函数法计算了叶轮S_1流面前缘部分的层流,以便准确估计前缘流态。全部程序可应用于风机、压气机,水泵和水轮机等大部分叶轮机械。形成较为完整的流动分析软件。     

二元单叶片泵叶轮水力径向力的计算方法

对单流道泵的物理模型进行了简化，建立了二元单叶片泵内部流动计算的数学模型，采用势流边界元解法，数值模拟了泵内流动，进一步计算了叶片表面压力，从而求解出叶轮上所受的水力径向力，对克服泵的动不平衡具有指导意义。     

空间导流器内流场计算及其边界层分析

采用流线曲率法求得平均S_2流面后,以近似的方法求得S_1流面,从而获得了空间导叶表面速度分布;以空间导叶为对象,将复杂的三维边界层问题简化成二维,采用积分法求解,其中在紊流计算时考虑了壁面曲率的影响。在导叶工作面上边界层发生大的分离前,这一方法是适用的。     

基于连续小波变换的二维边界层分离点判定

边界层分离点位置的检测是实现主动流动控制的基础和关键,采用可挠性的微型热膜传感器阵列对二维边界层分离点进行实时在线测量是一种新方法。针对小波变换在边界层分离流多尺度旋涡处理方面的优势,采用Morlet连续小波变换对传感器阵列信号进行时频域分析,根据边界层分离前后脉动旋涡频率段在时域上的百分比来确定分离点位置。结果显示采用该方法可以有效地判定出边界层分离点振荡区间。     

轴对称弯道内粘性不可压缩流动的研究

提出了一种用边界层理论对轴对称弯曲流道内部流动进行分析的方法,即主流区用流线曲率法计算,边界层利用Partanker-Spolding方法,并采用了k-ε,紊流模式。在边界层方程组及k-ε方程中均考虑了轴对称情形下曲率的影响,并在紊流模式中考虑了曲壁对紊流结构的影响。此外还以“分离点的奇异性”预测了边界层的分离,给出了轴对称曲壁发生分离时型参数的大小。经实验与计算比较,结果令人满意。     

基于控制速度分布的离心鼓风机三维叶片优化设计方法研究

本文对离心鼓风机三维叶片优化设计进行了研究,采用控制叶轮流道内的相对速度分布的三维叶片优化设计方法,通过控制流道内沿流线方向的相对速度分布,控制叶轮流道内的边界层增长与分离、二次流、分层效应等流动效应。在优化判据方面采用考虑旋转和曲率效应的边界层计算方法,根据不同的相对速度分布计算边界层发展状况作为优化判据。基于MATLAB编写了优化设计程序设计出一种离心鼓风机的三维优化叶片,通过CFD数值模拟分析和对比证明该优化方法实现了优化设计的目的。     

Ghost离心叶轮内部湍流流动数值模拟

应用FLUENT软件对Ghost离心叶轮内部湍流流动进行了数值研究,其中湍流模型采用雷诺应力模型(RSM),转子和定子的耦合采用混合平面模型(MP).计算结果与Johnson的试验结果基本一致,表明了RSM能较好的预测离心叶轮内的湍流流动.分析了离心叶轮内部的湍流流动特性,表明边界层内的二次流对低能流体的输运,使叶轮出口形成"尾迹一射流"现象,同时尾迹区的存在造成能量的损失,且尾迹区位置取决于无量纲数Rossby数.     

湍流边界层内钝体扰流的流动与传热特性

应用大涡模拟方法对小尺度开缝圆柱涡流发生器强化传热和流动减阻的机理进行研究。水平开缝圆柱置于充分发展湍流边界层内,分析不同间隙比对开缝圆柱尾流、湍流边界层拟序结构以及槽道底面流动与换热特性的影响。为验证所采用数值方法的准确性与可靠性,将矩形空槽道的计算结果与前人直接数值模拟结果及与采用相关准则关系式所得结果进行对比。计算结果表明：湍流边界层内钝体扰流的尾迹流与壁面边界层的相互作用能够显著提高槽道的换热性能。与未开缝的基准圆柱相比,间隙比小于2.0时,开缝圆柱通道的整体热性能较好;间隙比为2.0时,其综合性能系数最大;间隙比大于2.0时,整体热性能较差。与矩形空槽道相比,最大努塞尔数可提高17.45%,最小摩擦因数可减小4.94%。     

平面静压气浮轴承的超声速流场特性

为研究轴承流场大间隙时激波的形态和激波与边界层的相互作用,建立供气孔和轴承间隙组成的完整气体轴承流场,采用层流和分段湍流模式计算大间隙下平面气浮轴承的流场特性,计算与试验测试结果基本吻合。计算结果较好模拟出轴承间隙内由激波/边界层干扰诱导的复杂流场的流场特性,再现不同间隙下流场中的激波结构和激波对流场的影响。从速度和压力的分析中可以看出,随着供气压力和气膜厚度的增加,进气孔转角处流速增大,产生局部回流,喉口过后可能出现超声速,在间隙相对较小时,粘性的影响大,超声速流通过压缩波时压力缓慢回升,速度降为亚声速;当间隙增大到一定程度,流场内形成斜激波和激波串,气流通过激波时压力突变。     

平行圆板径向湍流不可压缩边界层的近似解

为研究两平行圆板间不可压缩径向扩散流动的规律,从动量积分方程出发,推导出在采用双对称收缩段供气的圆盘止推气体轴承中,描述平行间隙内湍流不可压缩无因次边界层厚度与无因次半径比之间变化规律的新公式;采用湍流边界层中的幂次速度型假设,分析得到两平行圆板间径向流动的速度分布的近似解。利用数值模拟的方式,计算得到圆盘气体轴承平行间隙内部的速度分布,并与近似解进行比较。结果表明,新公式能够比较准地反映边界层厚度的发展过程,从而能迅速得到平行间隙内部的速度分布特点。     

单流道泵内部非定常流动特性

将叶片和蜗室作为一个整体,对单流道泵内部三维非定常流动特性进行研究,经分析提出了单流道泵内部三维非定常势流流动和三维非定常湍流流动的数值模拟方法,分别计算了单流道泵内部的速度场、压力场和叶片表面的压力分布,对进一步研究单流道泵内部流动具有重要意义。在此基础上计算了叶轮所受的径向力及其变化趋势,为提高单流道泵运行稳定性提供了理论依据。此外还计算了扬程、平均水功率和效率,并与试验值作对比。尽管忽略粘性使得势流计算得到的速度场在蜗壳的局部区域出现反方向流动,从而导致叶片压力面压力沿展向波动变化,但其性能曲线与试验值变化趋势一致,粘性计算结果与试验值相比,精度较高。     

超高压柱塞泵动力端齿轮箱润滑油甩油分析

为了解齿轮箱内部润滑油和空气多相流瞬态流场情况,采用浸入固体法结合VOF(Volume Of Fluids)多相流模型,对超高压柱塞泵动力端齿轮箱润滑油的甩油过程进行计算流体动力学仿真分析。通过分析得到齿轮箱内润滑油分布情况、齿轮表面润滑油速度和体积分数,以及截面压力,进而可以对齿轮箱内部润滑油飞溅润滑过程进行预测。     

叶轮机械中吹吸对边界层结构的影响

采用边界层控制方程以及壁面有无吹吸的紊流模型，对不同吹吸条件下层流、紊流边界层进行了数值分析，从而提出了一些对工程应用有意义的结论。     

轴向槽船舶艉管轴承内部流场数值仿真

针对水润滑船舶艉管轴承建立了三维几何模型,对轴承内部流场进行了数值分析,分析了水润滑船舶艉管轴承内部流场的压力分布、温度分布、速度分布、湍流能量分布。计算结果表明,20槽轴承和4圆柱槽轴承内部没有出现空穴区,可以降低由空穴效应带来的振动和噪声。轴向凹槽可以增强轴承内部冷却效果,沟槽面可以使层流边界层区域增大,使转捩为湍流的雷诺数增大,降低轴承压力损失。根据不同的船舶运行要求选择不同形式的艉管轴承,可以提高船舶轴系运行稳定性。