基于流固耦合的核主泵汽蚀动力特性研究

为研究在考虑流固耦合的基础上,核主泵在发生汽蚀时,汽蚀对叶片的变形及径向力的变化规律,应用数值模拟方法对核主泵在不同汽蚀工况下汽蚀对叶轮最大变形量和径向力进行数值模拟。结果表明:汽蚀发生区域中气体体积分数最大的地方对应于叶片进口的最大变形量处。在汽蚀初生工况时,叶轮最大变形主要受压力脉动的影响,在汽蚀发展工况时,汽蚀仅对叶轮最大变形的幅值产生影响,其波动幅值仍然由压力脉动占主导,汽蚀仅对径向力的位置及波动幅值产生影响。在汽蚀严重工况时,汽蚀是叶轮最大变形波动幅值的主要因素。在此汽蚀工况下,汽蚀不仅对径向力的位置及波动幅值产生影响,而且也对径向力的值也产生明显影响,故在后续设计中需要重点考虑汽蚀对径向力的影响。     

二维叶栅湍流流动的数值研究

用N-S方程计算了多个透平和压气机叶栅,通过具体算例与实验结果相比较,验证了计算程序的准确性和可靠性。比较了B-L、高雷诺数k-ε和低雷诺数k-ε模型在工程应用中的优缺点。     

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。     

混输泵动静叶间距对混输泵性能的影响

以自主研制的第3代YQH-100气液混输泵为研究对象,利用FLUENT软件中的多体坐标系、标准κ-ε模型、Mixture模型及SIMPLE算法,对混输泵动静叶间距分别为0.05D,0.075D,0.1D,气体体积含气率(％)分别为0,10,20,30,40,50,60,70,80,90的工况下进行三维流场数值模拟,并绘...     

汽轮机叶栅内蒸汽流动的数值模拟研究

蒸汽汽轮机叶栅内流动属于变截面管流问题.本文利用力学知识建立了叶栅机翼理论,利用Computational Fluid Dynamics （CFD）软件对蒸汽在汽轮机叶栅内的流动进行了数值模拟研究,包括稳态流动及非稳态流动,并对叶栅内部蒸汽流动的压力和马赫数进行了动态显示,分析研究验证了与流体力学有关机翼和叶栅边界层理论知识.     

非定常尾迹对叶栅温度影响的数值研究

本文采用SST k-ω紊流模型对非定常条件下尾迹对动叶栅的影响进行了数值模拟。对动叶500 rpm,100 rpm和2000 rpm条件下的不同截面,以及2000 rpm工况下一个周期内不同时刻的温度等值线图进行分析。结果表明:动叶栅内温度随着动叶转速的增加而增加,而温度随叶片高度的变化几乎可以忽略不计,当于尾迹扫过的频率增加,尾迹带来的湍流强度,抑制了分离区的的分离,进而抑制了动叶尾迹的脱落。     

叶栅内部粘性流场的数值模拟

提出了一种求解叶栅内部粘性流场的新方法,并用该方法求解了任意曲线坐标系下的时间相关Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,该方法采用有限体积离散,对无粘通量采用Ｃｈａｋｒａｖａｒｔｈｙ－Ｏｓｈｅｒ的三阶精度ＴＶＤ格式,对粘性通量采用中心差分格式;并且在边界处理上采用直接将边界条件施加于物理边界上的方法,使得边界条件更加符合真实情况,对叶栅内部粘性流场的计算表明,该方法能够反映叶栅内部的流动情况。     

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。     

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.     

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。     

涡轮机二维叶栅形状的数值计算

对定常正问题进行研究,在变分原理的基础上,用有限元方法对叶栅进行了数值计算.将翼型NACA0012和NACA2412作为计算对象,给出翼型的形状,计算出表面速度分布,之后与标准的速度分布进行比较.结果表明理论正确,方法可行.     

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。     

低雷诺数涡轮叶栅损失的实验与数值模拟研究

发动机涡轮部件在高空低速飞行条件下工作雷诺数降低，其损失显著增大、效率显著降低。本研究的目的是应用实验分析与数值模拟相结合的方法，深入认识高空低雷诺数条件下涡轮流动损失的特征和规律，数值计算是基于Jameson中心差分格式和Runge-Kutta时间推进的方法求解N-S方程完成，实验是在西北工业大学低速涡轮平面叶栅实验风洞进行。研究表明，随着雷诺数降低，涡轮叶栅流动损失增大，当雷诺数小于40000之后，涡轮叶栅流动损失呈明显增大的趋势。数值计算结果表明在低雷诺数条件下，涡轮叶栅吸力面后部流动产生了分离，这是流动损失增大的主要原因。数值预测的结果与实验测量结果的趋势吻合得相当好。     

轴流压气机叶栅边界层分离点位置的数值计算

本文利用边界层理论结合任意旋成面模型对压气机叶栅气流分离位置提出了计算方法及程序,将边界层微分方程组通过Stewartson-Jllingworth变换而转化为高次代数方程,简化了求解气流分离点位置的方法。     

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。     

不同工况下混流式水轮机叶栅流场的数值模拟

针对混流式水轮机叶栅空蚀和振动问题,基于UG对混流式水轮机转轮叶片进行三维建模,运用CFD方法对不同导叶开度(30%、60%、90%)在不同速度(5 m/s、8 m/s、10 m/s)条件下对叶栅流场进行模拟,主要根据叶道涡和二次流对叶片空蚀和振动问题的影响进行分析.研究结果表明:在额定工况下,高流速流体是引起叶片吸力侧出水边空化的主要原因;在大开度导叶工况下,流道间的叶道涡和在流道出水边形成的二次涡随着流速的增加变得不稳定,使得局部区域空化和振动问题加剧.     

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。     

叶栅流场尾迹中非定常涡系的数值模拟

叶栅通道内包含复杂非定常流动特征的涡系结构，二维直叶栅的尾迹涡系中粘性、尺寸效应十分明显，进行数值模拟时计算量较大，因此时分离涡产生与脱落过程的准确、清晰的捕捉要求有更高效率的数值解法。应用隐式格式、全场统一时间步长和Baldwin—Lomax紊流模型求解二维Navier—Stokes方程，时二维直叶栅流场非定常涡系进行了数值模拟分析，在大攻角、不同进口马赫数的2种工况下，通过对比分析不同时刻叶栅流场的熵和压力瞬态图，捕捉到分离涡产生与脱落过程，并合理地反映了紊流流动特征。通过计算结果看出，所采用的非定常粘性流动数值模拟方法有效，计算效率较高，能够较好地捕捉复杂的尾迹非定常涡系，较为清晰地反映叶栅流场涡系的形成、发展和消失过程，为进一步研究孤立转子和多叶排环境下的非定常流动效应提供了初步的基础。     

基于LS-DYNA的砂岩动静组合SHPB数值模拟

为了研究动静组合SHPB加载下砂岩变形破坏、能量演化特性,运用LS-DYNA软件建立相关数值模型,在满足一维应力和应力应变均匀化假定的前提下,以轴压和围压为变量进行模拟分析.模拟结果表明：轴压比小于0.4时,砂岩动态抗压强度表现出线性率效应,轴压和围压使得砂岩发生压剪破坏和层间错动破坏,对砂岩能耗规律影响较大,但单一能量的变化趋势几乎不受影响;一维动静组合模拟中,轴压为20 MPa时,随着加载应变率的增加,能量利用率先增加后减小,轴压为40 MPa时,能量利用率持续下降;三维动静组合模拟中,围压对于能量利用率的影响规律较为复杂,但总体上呈下降趋势.