风力机翼型气动性能混合计算方法的研究

基于流场有黏-有势混合求解的概念,将雷诺平均N-S方程(RANS)与面元法相结合,独立开发了流场分区混合数值计算程序(HNSP),用于风力机翼型气动性能计算.以风力机专用翼型S814为例,采用开发的HNSP法、势方程耦合边界层方程的Xfoil程序及单独求解有黏流动的RANS方法,计算了其在0°～20.2°攻角范围内的气动性能和流场分布,并与试验结果进行了对比,探讨了黏性计算域范围对计算结果准确性和计算时间的影响.结果表明:该文开发的流场有黏-有势混合计算程序HNSP可在较大的攻角范围内较准确地模拟风力机翼型流场和气动特性,具有较好的适用性,且相对于全黏计算,可有效节省计算资源和时间.     

舰船燃气轮机高压涡轮动叶多维热耦合设计方法

针对舰船燃气轮机复杂高效冷却叶片设计,基于压力修正算法建立冷却叶片一维管网设计方法;通过快速求解可压缩边界层微分方程获得叶片外换热边界,基于参数化的叶片网格生成方法,采用全隐式有限体积的固体导热求解方法,构建了冷却叶片的耦合传热模型,开发了耦合传热计算程序。对某高压涡轮动叶进行多维热耦合设计,确定冷却流路及冷气分布,通过三维气热耦合计算验证了设计方案的可行性,通过对比分析验证了多维热耦合设计方法对主要流通单元的流量、压力误差小于5%,具备较高的工程应用价值。     

径流式叶轮机械子午流动的边界元计算

采用边界元法求解径流式叶轮机械子午流动问题，通过新编制的程序，对三种离心式压气机进行了计算，计算结果与实验数据比较接近，展示边界元法具有较好的实用。     

轴对称矢量势问题泊松方程的一种有限元—边界元耦合公式（英）

1.引言耦合方法已经用于求解二维直角坐标下的电磁场问题。用这种方法可将任何区域作为有限元区或边界元区。这是极其有用的,因为:1)使用边界元法可以减少方程数量;2)容易处理开域问题;3)非线性区域可用有限元法求解。这种方法要求解的方程组比较复杂,这在一定程度上抵消了它的优点,但它最终可以减少计算时间和内存,而且是处理开域问题的惯用方法。     

径流式时轮机械子午流动的边界元计算

采用边界元法求解径流式叶轮机械子午流动问题。通过所编制的程序，对三种离心式压气机进行了计算。计算结果与实验数据比较接近，展示边界无法具有较好的实用性。图５参５     

烟气轮机动叶轮盘冷却共轭传热数值分析

使用CFD方法,对带有蒸汽冷却的某烟气轮机动叶轮盘进行热-固耦合数值分析。轮盘温升与其周边流场与温度场的耦合计算采用CFX的共轭传热方法,忽略热辐射影响,将流体域与固体域内的传输方程进行耦合求解,通过能量方程平衡流体和固体界面上热流,实现了流场与温度场的耦合数值分析。计算结果揭示了烟气轮机轮盘处复杂流动中烟气、冷却蒸汽对轮盘气动加热特征,并给出了冷却蒸汽对动叶轮盘温度场分布的影响规律。     

用边界元法计算温度场

前言边界元法即边界积分方程法,是一种新型的数值计算方法。由于它在解决工程问题上比有限元法有明显的优点,正越来越受到工程技术界的重视。国内关于边界元法在固体力学中的应用已有一些论述,但在传热学方面还不多见,作为一个尝试,本文以二维Laplace方程(?)~2T=0为例,比较详细推导和分析了有关边界元在传热学中的应用。     

基于沸腾模型的内燃机缸盖多场耦合传热

通过车用天然气发动机,建立了包括冷却水腔内流动沸腾传热、气缸盖内固体导热及缸内进排气燃烧在内的多场耦合仿真系统.采用直接耦合算法进行气缸盖固体区域与冷却水腔流体区域流固耦合仿真,采用顺序映射的方式进行缸内燃气区域与流固区域多场耦合仿真.通过CFD软件中UDF功能嵌入合适的单相沸腾传热模型对缸盖水腔内传热进行分析计算,并在此基础上结合试验测量结果,对比分析发动机在不同冷却水温度与不同冷却系统压力下缸盖温度场变化趋势.研究表明:多场耦合仿真系统可以解决缸盖传热边界不易给定的难题,能够更真实准确地描述出缸盖复杂传热过程,且考虑沸腾传热因素后有助于提高在不同冷却条件下缸盖热关键区域温度场的计算精度.     

柴油机活塞热应力轴对称边界元数值分析

本在推出轴对称热应力问题的边界积分方程的基础上采用２次等参插值函数将边界积分方程离散为边界元方程，进一步运用开发的程序分析了某１３５柴油机活塞的热应力场，分析结果表明边界元法在动力机械零部件热应力问题的分析中，与其它数值方法相比，具有计算精度高，数据准备简单和计算时间少等独特的优点。     

二次边界元法及应用

本文简述了边界元法的基本理论,介绍了自编的二次边界元法计算程序,探讨了用该方法解决问题的可行性与准确性,计算了大坝孔口应力问题.计算实践表明:二次边界元法有广阔的应用范围及较高的计算精度,且计算准备工作简单,方便易行,程序可在水电工程中推广使用.     

坝基渗流分析的边界点法

采用边界点法分析坝基渗流问题,编制了计算程序并与有限单元法和裂隙网络法的计算结果比较.结果表明,采用边界点法处理坝基渗流问题计算程序简单、速度快、精度高.     

流固耦合仿真技术在发动机稳态传热计算中的应用

为解决发动机传热研究中冷却水与缸套、机体之间的流动与传热问题,将有限元软件中提供的流固耦合仿真技术应用到发动机稳态传热计算中。建立了发动机活塞组-缸套-冷却水-机体流固耦合传热模型,该模型既包括了固体与固体之间的接触传热,也包括了流体与固体之间的耦合传热。同时,零件之间的传热边界条件也变得既简单又合理。以某型号柴油机为例进行了有限元仿真计算,并与活塞和缸套的温度场测量数据进行了对比分析。结果表明：仿真结果与试验测量数据误差较小,应用流固耦合仿真方法可以较好的模拟发动机稳态传热状态。     

内部通道肋片结构对Mark Ⅱ叶片冷却性能影响的降维模型研究

一维冷却通道气热耦合计算是分层涡轮叶片冷却结构设计的重要方法。发展了以管道网络算法为核心的内部冷却特性计算程序,并与三维传热计算进行了耦合。通过与MarkⅡ叶片特定实验工况下的结果进行对比,验证了方法的有效性。此外,进一步将带肋结构流道传热特性相关经验公式集总在一维气热耦合算法中,分析了带肋通道改型的MarkⅡ叶片冷却性能。结果显示,带肋结构相比光滑流道能显著提升换热性能,在中径截面处较原方案温度下降15～30 K。     

内燃机活塞温度场二次等参轴对称边界元分析

在推导出轴对称势问题的基本解及边界积分方程的基础上,本文采用二次等参插值函数进行离散,形成轴对称热传导问题的边界元方程,编制了包含三类边界条件在内的轴对称边界元分析程序,最后对195柴油机活塞温度场进行了计算。结果表明,边界元法分析活塞温度场,不仅计算准备工作量比有限元大为减少,而且精度高、计算时间短,尤其采用二次等参元后,其优点更加突出。     

三相共箱式气体绝缘母线热计算方法分析

三相共箱式气体绝缘母线的热计算及散热性能研究对于其可靠性设计及在线监测具有重要意义。根据流体力学理论,采用流体多组分有限元法对三相共箱式气体绝缘母线进行热计算,利用映射网格划分实现电磁场、温度场和流体场的间隔耦合,综合考虑了母线外壳内外气体的流动和温度变化特性。采用流体单组分有限元法、流体多组分有限元法、传热学解析公式法三种方法进行计算,并对比分析了计算结果与试验结果的精度。结果表明,多组分有限元法与试验结果最为接近,为气体绝缘母线的设计及在线监测提供了理论基础。     

柴油机缸盖起动工况非稳定温度场边界元分析

本文从三维瞬态热问题的边界积分方程及基本解出发、推导出轴对称瞬态热问题的边积分方程及基本解、然后离散形成边界元方程。编程对瞬态温度例进行验证分析后，对Ｋ１５０Ｅ柴油机缸盖简化成轴对称模型后的起动工况温度场进行了分析计算，结果表明推导出的公式是可行的，具有较高的精度和数值稳定性，能应用于复杂的轴对称回转体的瞬态温度场分析。     

A state-space finite element method for laminated composite plates under thermal loading

On the basis of the mixed variational principle, a state equation for the thermal elasticity in a laminated composite plate is yielded. A state-space finite element method is proposed to solve the established state equation, which is a nonhomogenous one. The horizontal plane of the laminated plate is modeled by traditional finite elements, while the variables along the thickness direction are obtained by the precise integration method. Because the discretization is implemented only on the horizontal plane, fewer elements are needed comparing with the traditional finite element method, in which the mesh is discretized in the whole structure. The different constraint conditions on the plate boundary are discussed. The calculated transverse thermal stresses by the present method satisfy the surface/interface conditions exactly. However, the numerical results by the traditional finite element method only approximately satisfy the surface/interface conditions. The transverse thermal stress distribution along the thickness direction evaluated by the present method is continuous across the interfaces of different layers in the laminated plate, whereas the traditional finite element method fails to provide the continuous transverse thermal stresses at the interfaces.     

DRESOR法对含有边界的一维各向异性散射介质辐射传递方程的求解

通过DRESOR(d istribu tions of ratios of energy scattered or reflected)法求解一维黑体边界发射、介质各向异性散射的辐射传递问题,与理论解、辐射元法、蒙特卡洛方法和有限体积法的计算结果进行比较,验证了该方法计算的准确性;同时,对DRESOR法给出的高方向分辨率的辐射强度进行了分析。计算了带有漫反射边界介质具有吸收、发射、各向异性散射特性的辐射传递问题,对不同工况下的辐射强度和辐射热流进行了比较分析。     

双列复速级轮系振动特性的三维有限元法

采用三维８节点等非协调单元离散叶片和轮盘,建立了以列复速级轮系振动的有限元计算模型。运用接触罚单元方法处理了叶片和叶轮的连接及叶根支承柔度问题,依据上述有限元模型编制了双列复速级轮系的三维网络剖分程序和轮系振动特性有限元计算程序,通过对实例的计算分析,并与实测值比较吻合良好。