任意旋成面叶栅跨声速流动变域变分及可变结点的间断有限元解法

本文在叶轮机械任意旋成面正命题变分理论的基础上,对含激波跨声速叶栅绕流的变分泛函进行了间断有限无数值离散,用人工密度与间断元变域变分相结合的方法求解了任意旋成面跨声速的挚函数近似方程,获得了比较理想的计算结果。     

转子内含激波跨声速全三元流动各类杂交命题统一的变域变分理论:(Ⅰ)势流

本文在文[2,3]的基础上,将文[1.16]所提出的各类杂交气动命题统一的变域变分理论推广到全三无亚声速和跨声速流动,从而将常规的正命题和反命题统一起来,并加以推广。文中建立了三类典型的杂交命题的三族变分原理及其广义变分原理的普遍形式,并顾及了叶面及内外环壁上的抽(喷)气分布。我们应用变域变分工具成功地处理了全部未知边界与间断面(例如激波、自由尾涡面),将几乎全部界面条件(包括Rankine-Hugoniot激波关系式)都转化成自然条件。本文理论为叶片的气动设计与改型提供了一系列新途径,为有限无法及其他变分直接解法提供了新的理论基础,同时也是叶片最优设计理论[6]的一个重要组成部分。     

旋转叶轮内含激波跨声速三元流动的变分有限元解

本文以旋转叶轮内三元流动正命题变分原理为理论基础,应用有限元与人工密度相结合的方法,进行跨声速流动激波的捕捉工作,结果表明,这种方法是可行的。     

混流式水力机械S_2流面杂交命题的变分原理

本文从理论上研究水力机械转轮轴面流道的设计方法。首先用坐标旋转法和映象平面法分别解决混流式S_2流面杂交命题主方程的奇异性和求解域边界未定问题。然后对混流式S_2流面半反命题的变分原理进行反演变换得到混流式S_2流面不可压缩流动A,D和E类杂交命题的变分原理和广义变分原理。将原来求偏微分方程组的边值问题转化为求一等价泛函的驻值问题,从而可以应用各种变分直接解法如有限元法进行水力机械转轮轴面流道的设计、改型和三维流场分析。     

混流式水力机械S_2流面半反命题的变分原理

为了对混流(包括轴流和径流)式水力机械转轮内的三元流动进行分析,本文用分区组合法和坐标旋转法分别建立了混流式S_2流面不可压缩流动半反命题的组合式变分原理和统一的变分原理。     

水力机械旋成面叶栅杂交命题的变域变分理论

本文通过对水力机械转轮叶片设计理论的研究,针对叶栅杂交命题求解域未定的特点,将叶栅未知边界位置坐标增设为自变量,利用反推法和泛函的变域变分公式建立了任意旋成面叶栅内不可压缩流动A,B,C,D和E类杂交命题的流函数型和势函数型变分原理与广义变分原理。将原来求偏微分方程组的边值问题转化为求一等价泛函的驻值问题,这样可以应用各种变分直接解法进行水力机械转轮叶片的设计、改型和流场分析。     

旋转叶轮内完全三元不可压缩流动变域变分有限元解

本文在文献〔1,2〕的基础上,提出了能具体实现泛函变域变分的有限元新解法。该方法能自动地、准确地确定求解域的未知界面,使其作为解的一部分。以文献〔3〕中的径向式叶轮作为算例,进行了数值计算,求解出了满足界面条件的流场的速度和压力分布以及自由尾涡面的形状位置。计算结果与实验值吻合得较好。     

径流式S_1流面叶栅半反命题的变分原理

本文将径向动量方程作为主方程,用反推法建立了径流式S_1流面叶栅内不可压缩流动半反命题的变分原理与广义变分原理,将原偏微分方程组的边值问题转化为一等价泛函的驻值问题,从而可以用各种变分直接解法进行普遍的S_1流面叶栅的流场分析。     

轴流式叶轮机S_2流面气动半反命题的变分原理与广义变分原理

本文建立了轴流式叶轮机S_2流面气动半反命题的一族变分原理与广义变分原理,并对复连通区的情况(例如包曼式透平级和涡轮风扇发动机中),提出了相应的处理办法。为了简化边界的处理,文中充分发挥了自然边界条件和人工分界面的有力作用,把全部边界条件(包括转轮区同静轮区的交接面条件)都化成了自然边界条件。本文结果为采用有限元法、变分一差分解法以及各种变分直接解法提供了一个较完密的理论基础。     

任意旋成面叶栅杂交型气动命题的变分原理与广义变分原理(Ⅱ)

在这第Ⅱ部分里,我们将专门研究下列一种杂交型命题:给定叶型厚度分布和叶型的气动负荷(即叶型凹、凸面上的压差)分布。我们为这种杂交型命题建立了相应的两族变分原理与广义变分原理,旨在为将有限元法、变分一差分法以及变分直接解法引进和推广到叶轮机叶栅气动问题中去提供一个更广泛、完密的理论基础,同时也为叶栅气动设计提供一些新的合理途径。在诸变分原理中充分发挥了自然边界条件和人工分界面的有力作用,已将全部边界条件都化成自然边界条件,以简化边界条件的处理。     

水力机械任意旋成面叶栅杂交命题的变分原理

本文建立了任意旋成面叶栅内不可压缩流动A,B和C三类杂交命题的变分原理,旨在从理论上为水力机械的准三元流动的数值分析提供新的途径。     

“叶轮机械三元流动变分原理及有限元计算”项目获机械工业部重奖

机械土业部最近对1678年以来获得部科技成果一等奖及相当于该水平的四十个科研项目进行评选,选出十四项予以重奖。我院刘高联副研究员领导的“叶轮机械三无流动变分原理及有限元计算”项目入选并受到重奖。该项目完整地建立了叶轮机械气动力学各类命题的内容,建立了S_1流面、S_2流面的正命题、反革题、杂交命题的变分原理族、广义变分原理族、     

旋转叶轮内完全三元不可压缩流动各类杂交命题统一的变域变分理论

本文在前文[3、4、5]的基础上,应用泛函变域变分的工具,进而建立了叶轮机内不可压缩流体完全三元势流各类杂交命题(正命题是其中〈H_A×H_A〉型杂交命题的一个最简单的特例)统一的变分原理族。这一理论为三元叶轮的设计和改型提供了一系列新的合理途经,也是叶轮最优化理论的重要组成部分,并可以进一步推广到可压缩流体和有旋流动上去。     

旋转圆柱面叶栅内不可压缩流动杂交命题的变分原理与广义变分原理

本文分别以两类通用函数(角函数和矩函数)为自变函数,建立了旋转圆柱面叶栅内不可压缩流动A、B、C三类杂交命题的变分原理与广义变分原理,旨在为应用有限元法等有力工具来设计轴流式水力机械叶片提供理论基础。     

三维非定常可压缩理想气体的广义变分原理

广义变分原理是构造杂交有限元和流体力学各种杂交命题（包括反命题）的理论基础。如何从偏微分方程及初边值条件出发，构造广义变分原理，这是一个非常难的课题，历来是许多学者寻求的目标。本文提出了建立广义变分原理的新方法－凑合反推法。应用该法作者建立了三维非定常可压缩理想气流的亚广义变分原理及广义变分原理。本文的结果将给变分有限解法提供严密的理论基础。并对如何处理初边值条件作了简要的说明。     

离心式压气机任意旋成面正命题变分有限元解

在文献[2]的基础上提出了离心式压气机任意旋成面正命题S_1流面的有限元解法。用八结点等参元对文献[1]中相应的变分原理Ⅱ进行有限元展开,采用了迭代法求解非线性方程,得出S_1流面流场中各点的速度势、速度、密度和压力值。本文结合具体叶轮造型,编制了考虑叶面有喷吸情况,能自动划分网格的有限元试算程序,进行了无分流叶片和有分流叶片的试算。本文还对满足后缘处K—J条件的处理方法作了尝试。     

应用凑合反推法建立一维非定常气流的广义变分原理

变分原理是有限元以及变分直接解法的理论基础，然而由于流体力不往往是强非线性的，因此建立变分原理是相当困难的一个难题。本文介绍了一种建立流体力学变分原理的有效方法－凑合反推法。应用该方法，作者建立了一维为截面非定常可压缩均熵流动的亚广义变分原理及广义变分原理。     

叶轮机内部基于变分原理三维等参元不可压流场有限元分析

本文从连续方程出发,导出了以势函数φ为宗量的叶轮机内部流动在相对座标系下,三元不可压势流的变分原理。把入口、出口及物面边界条件都化为自然边界条件处理,而把上、下游周期性边界条件作为本质边界条件处理。在此基础上对该变分原理进行了二十结点等参元离散化,导出了求解的线代数方程组。编制成Fortran语言程序,给出了计算实例。     

叶轮机内不可压缩粘性流动的变分原理

本文应用普遍张量理论,把钱伟长的有关不可压缩粘性流体力学的变分原理推广应用到叶轮机内流问题。文中把叶轮机的叶片进口段和出口段 A_2面取作S_2 流面,并将S_2 流面简化为非自由流面。在A_2 面上作用的粘性力作为已知值处理(可通过近似计算确定),在变分计算时不参与变分。     

流体力学新型通用函数Ω的变分有限元分析

本文应用通用函数Ω及其变分原理,为求解具有自由面流动问题提出了一种新方法。将物理平面变换到映象平面。在映象平面上,引出通用函数Ω,并且写出关于Ω的变分原理。用这个变分原理及有限元法求解自由面流动可克服边界未知的困难。文中以水坝闸门出流问题为例进行了计算,结果表明,该方法是有效的。