用时间相关有限体积法求解任意旋成面叶栅的跨音速流动

用时间相关有限体积法求解叶轮机械中任意旋成面叶栅的跨音速流动.以积分型的基本方程出发,采用一种简单的四边形多重网格和差分格式,对定常、无粘性、可压缩完全气体的跨音速流场的数值分析,提出了一个行之有效的计算方法,以两个平面叶栅为例进行计算,其结果与实验结果的吻合证实了本方法的成功.这种方法可用于算带有激波的跨音速流场,并对叶栅的设计和叶片的造型有一定的指导作用.     

用时间相关法计算跨音速叶栅的数值试验

本文用时间相关有限体积法对跨音速平面叶栅流场进行了计算,在计算中采用了不同格式、不同初场的计算方法,也在如何加快收敛方面作了一些尝试。     

跨音速叶栅边界层积分解法的数值模拟

利用边界层动量积分方法与有限体积解法,进行有粘-无粘迭代求解粘性跨音速叶栅流场.边界层的计算方法概念清晰,程序简单,计算时间少,具有较高的计算精度,适于工程实用.     

多网格法求解跨音速叶栅绕流的计算

应用时间推进有限体积法,采用双层网格进行了带激波的跨音速叶栅绕流流场计算,有效地提高了时间推进有限体积法的收敛速度,减少了计算时间。实例计算结果与实验结果吻合良好。     

发动机叶栅的实验研究和数值预测

在暂冲式跨音速平面透平叶栅风洞上对某叶栅进行了吹风试验。通过数值预估实验叶栅流场,提供了流场大体结构,设计了实验方案。为选择压力传感器量程和布置测点位置提供了依据。实验测量得到了设计安装角及变工况下叶片表面压力、叶片表面等熵马赫教及波系结构随叶栅进口气流角的变化,并对叶栅内部及出口流场进行了纹影照相。数值预测与试验结果相比较,在大部分情况下,吻合得很好,说明了计算程序的可靠性。反过来,试验结果又可用于检验和改进N.S方程计算程序。     

附面层吹吸气对跨音速叶栅气动性能影响的数值研究

文章数值模拟了某跨音速叶栅超音速区后附面层分别进行抽气和吹气对叶栅通道流道中超音速区位置、范围及压缩波强度的变化以及总压损失的影响。结果表明:抽气与吹气都能有效改善流道中附面层分离状况,但相比于吹气,抽气会使超音速区域向后大大扩展,使流场中出现激波,造成激波损失,从而导致整个流道中总压损失增加。这表明文中跨音速叶栅中使用抽气的方式消除附面层分离比吹气所造成的总压损失大。     

压气机弦向缝隙叶栅的气体动力学研究

就高负荷轴流式压气机弦向缝隙叶栅提出了确定弦向缝隙位置的数学模型 ,并给出了弦向缝隙叶栅流场计算的方法 ,作为分析这种叶栅气动性能的基础。风洞吹风试验表明了本模型的正确性及弦向缝隙叶栅对轴流式压气机气动性能的改善     

跨音速透平叶栅粘性流动的数值模拟

基于Ｗａｒｍｉｎｇ和Ｂｅａｍ求解原参数方程的ＡＦ方法，提出了一种求解Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程的隐式近似因子分解格式，通过坐标变换，在计算域上进行方程离散并用时间推进法求解，湍流用代数涡旋粘性模型，对跨音速透平叶栅进行了试算，计算与实验结果吻合良好。     

轴流压气机转子新叶型设计与试验研究

为进一步发展高性能轴流式叶轮机械叶片定制技术,本文提出了一种适于跨音速范围应用的轴流压气机转子叶型数值优化设计方法。并应用该系统对进口马赫数０．９１８的转子叶栅进行了设计及气动性能分析,通过与国外设计的同类叶栅的设计结果及风洞实验结果进行比较,验证了本文所用方法的有效性及精度。对比研究表明：采用本方法设计的叶栅具有低损失,宽稳定工作范围等优点。该项技术有良好的工程应用前景     

叶轮机不均匀导向叶栅及其尾迹对转子叶片的激振研究

在轴流式压气机和涡轮中,不均匀导向叶栅及其尾迹将引起栅后流场速度和总压的周向畸变,并对其后的转子叶片产生周期性激振。本文分析了多种不均匀叶栅及其尾迹引起叶片振动的机理,并推导了计算叶栅尾迹、气体激振力以及叶片振动响应的计算方法。最后,对几种具体的不均匀叶栅进行了计算,并与相应的均匀叶栅进行了比较。结果表明:不均匀导流叶栅及其尾迹所引起的流场周向畸变,不仅使气体激振力频带变宽,而且还可能产生幅值很大的低阶倍频谐振力,并导致转子叶片疲劳破坏。     

轴向密流比对叶栅性能影响的研究

轴向密流比是决定叶轮机械叶栅流动工作状态的一个重要参数,它对叶栅诸性能有较大的影响。本文对该问题进行了一些理论及实验方面的研究,推导出了叶栅总压损失系数、尾迹附面层特性参数、叶栅增压比及扩散因子等叶栅性能参数与轴向密流比的关联方程,并对某压气机叶栅进行了吹风实验,得到了不同轴向密流比条件下的叶栅性能。理论计算与实验结果进行了比较,两者的吻合程度是令人满意的,表明本文所得出的理论关联式可以有效地估算轴向密流比对叶栅性能的影响,具有一定的实用价值。     

弯叶片压气机叶栅在不同进口附面层厚度下的特性研究

采用人工加厚叶栅进口附面层厚度的方法,研究了弯叶片压气机叶栅在不同叶栅进口附面层厚度条件下叶栅特性的变化,实验结果表明,叶栅进口附面层厚度增加时,叶栅两端区二次流损失增加,近端壁气流的过转程度加强,正弯曲叶栅中低能流体向叶栅中部的迁移能力降低２。反弯曲叶栅中角区分离加剧。叶栅出口气流角和叶栅扩压能力和叶栅进口附面层厚工密切相关。     

超音速气流变工况叶栅压力比的确定

一、超音速气流工况叶栅压力比的确定涡轮机在运行中,流量往往与设计工况不同,为了分析在变工况时机组的经济性与安全性,需要知辺叶栅的压力比。通常为了较准确地解决这一问题,需要对机组逐级进行详细计算,即采用试估焓降的方法,利用连续方程与能量方程进行校核,工作量颇大,本文利用查图和计算相结合的方法,能较方便地决定动叶栅的压力比。     

结合CFD技术的跨音速动导数计算方法研究

在非结构化动态网格技术基础上,采用二阶精度的中心有限体积法和全隐式双时间推进方法进行非定常欧拉方程求解.通过建立动导数计算模型,发展结合CFD的飞行器跨音速动导数计算方法.通过三维跨音速非定常欧拉方程的求解,数值模拟了国外动导数计算标模Finner导弹的跨音速非定常绕流问题,进而计算了Finner导弹的跨音速纵向组合动导数,计算结果和文献中的风洞实验结果吻合较好,体现了方法的正确性.     

液力变矩器叶栅绘形的三维模型设计方法

提出在液力变矩器叶栅系统设计中直接建立叶栅系统三维模型，采用一种几何变换方法精确求解液力变矩器叶栅数据，克服以往平面展开近似算法的误差（尤其是轴向抽影图中向心涡轮变矩器其涡轮进口及泵轮出口处其流线切线与轴线几乎平行时，投影计算法误差较大），使设计计算结果更精确，该方法简单易行，可对叶栅系统的空间结构进行更加详细的描述。     

抽吸角度对高负荷、跨音速叶表附面层抽吸效应研究

以某跨音速高负荷压气机叶栅为研究对象,在其吸力面激波投射点下游40%弦长处设计了3种形式的抽吸孔,即顺流45°、逆流45°和垂直抽吸孔。应用数值模拟手段探索其来流超音速时合理的抽吸孔形式和抽吸方案,获取不同抽吸方案时叶栅性能以及流场细节,寻求叶栅性能与抽吸参数的最佳匹配。结果表明在该位置进行抽吸时,抽吸量是决定叶栅性能的主要参数,3种抽吸孔都表现为:①在抽吸量从0.1%到1.2%主流流量的增加过程中,相对于0.1%抽吸工况,叶栅出口马赫数降低17.5%、总压恢复系数提高5.5%、静压升提高8.6%、叶片负荷降低7.5%,但抽吸孔之前负荷增加,叶片负荷前移;②抽吸使得叶片表面激波投射点向下游飘移,激波强度略有增加,但使得其后附面层分离减弱,降低了叶栅损失;③抽吸使得叶栅出口流动更为均匀,尾迹亏损区减小。计算结果还显示3种孔表现出不同的抽吸性能,具体表现为:①随着抽吸量增加,其流量系数增加,但相同抽吸量时逆流45°抽吸孔流量系数始终大于顺流45°以及垂直孔;②顺流条件下,在抽吸孔入口的背风区形成较强漩涡,增加了孔内流动损失,降低了孔的有效流通面积;③随着抽吸角度从顺流45°向逆流45°变化,抽吸孔入口背风区漩涡逐渐消失,增强了其流通能力,降低了孔内流动损失。     

振荡叶栅粘性非定常绕流计算的双时间法

通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程，借助运动网格技术，进行了二维振荡叶栅粘性绕流的数值模拟。成功地引入了双时间方法来处理这种振动物体的非定常流动问题，在确保时间／空间精度的前提下，大大加速了计算过程。在双时间法的虚拟时域推进中，采用了高效的多重网格技术，使得双时间法的优势得以充分发挥。所给出的几种二维振荡叶栅非定常绕流的算例，其计算结果与已发表的数据吻合程度良好。     

小径高比环形静叶栅流道内和栅后径向静压分布的控制

采用任意曲线座标流场矩阵线松弛迭代法,对小径高比透平级S_2流面反问题进行了气功力计算。根据计算和实验结果,讨论了控制叶栅流道内及栅后径向静压分布的某些方法。     

汽轮机静叶栅二次流损失的数值研究

基于有限元有限体积法和全隐式多网格耦合算法,对某汽轮机高压级有一定扭曲度的静叶栅流场进行了三维稳态数值模拟,分析计算了叶栅通道内上下端壁二次流发展的特点及叶栅的气动特性。计算结果表明,叶栅端壁二次流损失与叶型型面及上下端壁面的汽流情况有密切关系。同时揭示了叶栅通道内的涡系演变特点,发现在流道尾部二次流强度发展迅速,在靠近背弧上下端部附近形成两个明显漩涡区,进而引起总压损失系数和出口汽流角沿叶高方向产生明显变化,这对存在一定扭曲度叶栅的气动特性研究及设计有一定的指导意义。     

气膜冷却涡轮叶栅气动损失的TOTLOS算法

本文将计算气膜冷却涡轮叶栅的TOTLOS法与实体壁上边界层和传热的计算相结合,进行了气膜冷却涡轮叶栅气动损失的计算,通过对不同叶型、不同孔径、不同喷射角以及不同冷却区域的对比,证明上述方法对于高吹风比气膜冷却或在边界层较薄的区域注入冷气可得到良好的计算结果.