流体机械非定常流动的涡方法数值模拟

本文描述了一种建立在拉格朗日框架下涡方法的具体算法,主要包括：涡量边界条件的给定,涡量输送方程中拉伸项及粘性扩散项的数值处理,以及根据流场中离散涡元的分布计算流场压力的积分方法。利用该方法对有代表性的流体机械非定常流动现象进行了数值模拟,结果表明基于涡方法基础上的数值模拟法是非常适合于数值模拟流体机械非定常流动。     

喷水推进器斜流泵级的性能预测研究

使用商用CFD软件NUMECA研究了喷水推进器斜流泵级的性能和内部三维紊流流场。采用结构网格对全流道区域进行剖分，选用k-ε双方程紊流模型，使用时间推进法计算流场中的各流动参数。并根据流场计算结果对泵级的流量-扬程特性和流量-效率特性进行了预测，试验测试和计算结果相一致，说明该计算方法具有较好的可信度及较高的计算精度。     

水平轴风力机的功率极限

为求得理想风力机的功率系数随尖速比和翼型升阻比变化的表达式,作为实际风力机功率系数的理论极值,采用叶素一动量理论,推导出理想叶片弦长公式;沿理想叶片翼展积分,得到功率系数表达式.在该表达式中令阻力系数为0,得到与尖速比关联的功率系数极限公式;进一步令尖速比趋近于无穷大,得到贝兹极限(16、27).为给出实际风力机功率系数极限值,以及为便于理论分析,对升阻比在10～1 000和尖速比在1～10范围内的理想风力机的功率系数进行详细计算,给出了数据表格.研究结果表明,理想风力机的功率系数仅是尖速比和升阻比的函数,只有当尖速比和升阻比都趋近于无穷大时功率系数才趋近于贝兹极限.研究还表明,升阻比小于100的实际风力机的功率系数不可能超过0.538,如果考虑有限叶片数和叶片形状的影响,实际风力机的功率系数难以超过0.500.     

钟形进水流道吸水室的后壁距研究

基于标准的k-ε双方程紊流模型,采用SIMPLEC算法,在贴体坐标系下,通过求解三维雷诺平均的Navier-Stokes方程,对半圆形和蜗形两种钟形进水流道吸水室内部流动进行了大量数值模拟,并在流场数值模拟的基础上对这两种吸水室的后壁距进行了研究,给出了具有较好流场以及出口流速均匀度的后壁距范围和最优值:半圆形吸水室后壁距XT=(0.8～1.2)D0,蜗形吸水室后壁距XT≤1.3D0,最优值均为最大值.     

混流式水轮机转轮的研究和辅助设计

随着计算机应用和计算方法的发展,现在已经可以用计算机进行转轮的水力设计和强度计算,可以在计算机上进行数值模拟,预估水力性能,从中筛取优良的设计方案进行模型试验,这就改变了单纯依靠模型试验获取最优方案的传统作法,节省了人力、物力和能源,缩短了新转轮的研制周期,把水力机械研制工作的水平推进到了新的阶段。     

混流式水轮机转轮内部三维紊流的数值分析

本文基于Ｎ－Ｓ方程和标准的ｋ－ε紊流模型，采用贴体座标和交错网格系统，用ＳＩＭ－ＰＬＥＣ算法对一比转速ｎＳ＝２４０（ｍ，ｍ３／ｓ，ｒ／ｍｉｎ）的混流式水轮机模型转轮内部的流动进行数值模拟，提出了三个典型工况时三维紊流数值计算结果，初步分析了转轮的汽蚀和能量特性，为改进设计提供了一些有益的参考资料。     

通气对空化引起振动的影响

为了研究通气对旋旋涡空化所引起振动的影响,把不同量的气体通入射流放水阀阀针后部的旋涡空化区。分别在通气和不通气条件下,用安装在分流栅区域阀壁上的加速度仪测量了空化所引起的振动,通过快速富立中变换（FFT）分析了振动加速度的频段分布和强度,发现旋涡空化所引起振动主要发生在10KHZ－23KHZ的频段范围内。通气可以有效地抑 生的振动强度,随通气量的增加振动强度逐渐降低,实验表明,随空气化的减小相同通气量条件。对振动的影响逐渐变弱。     

离心泵蜗壳内非定常流动特性的数值模拟及分析

基于RNG k-ε湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型,对离心泵内部非空化和空化工况下的非定常流动特性进行数值模拟,分析空化模型中凝结项经验系数对数值模拟结果的影响,并根据试验结果修正离心泵空化流动数值模拟中凝结项经验系数;数值模拟得到的离心泵扬程随有效空化余量的变化曲线与试验结果吻合较好,验证数值计算模型和方法的准确性和可靠性。数值模拟结果表明：离心泵非定常流动中,非空化、临界空化和充分发展空化工况下,蜗壳内监测点的压力脉动主频均为叶片通过频率;空化对离心泵蜗壳内压力脉动的影响较大,非空化时压力脉动最大幅值在蜗舌处,空化时压力脉动最大幅值在第1断面附近,其原因是离心泵出现空化时第1断面处旋涡强度增强,且随时间变化剧烈,对流动产生强烈扰动。     

可用于混流式水轮机叶片三元设计的反问题计算方法

本文根据两类相对流面概念,建立了混流式转轮叶片设计的反问题特征线解法数学模型。并据此编制了已知轴面流场的反问题计算程序,所设计的叶型不仅符合流线（正交）方程及连续方程,而且满足运动方程,该法不仅是在给定轴面流场下设计叶片的方法,而且是正反问题迭代的基础,即可用于混流式水轮机叶片的三元设计。