微槽道内气体流动的数值模拟

基于微尺度流动的滑移模型,建立了二维微槽道内气体流动的计算方法,并开发了计算程序.对相关文献中微槽道内的气体流动进行了计算,得到了压力降和速度分布剖面图,计算结果与试验结果吻合较好.在此基础上,进一步研究了克努森数Kn、切向动量调节系数σv及雷诺数Re对速度分布的影响.当Kn>0.001时,边界滑移速度随着Kn的增大而增大;σv的变化对滑移速度的影响十分显著,σv减小时,边界滑移速度增大;在滑流区范围内与低Re时,Re的变化对边界滑移速度的影响很小.     

大宽度无叶扩压器旋转失速特征的数值分析

采用二维方法,预先给定扩压器入口的射流-尾迹分布,忽略边界层的影响,对一具有大宽度无叶扩压器进行了数值模拟;分析了扩压器长度、叶轮叶片数目等因素对失速的影响.计算结果表明:对于宽度不同的扩压器存在不同的失速机理,相关结论和文献结果的比较也证实了该方法的正确性.     

二维扩压器壁面最优速度分布的动态规划法研究

本文运用动态规划法原理和能预测湍流边界层分离的经验公式,建立了二维、对称扩压器优化命题的物理模型和适宜于动态规划法求解的数学模型,并得到满足约束的壁面最优速度分布。该计算结果与实验结果及用Pontryagin极大值原理的计算结果均甚为吻合,该方法可以推广至不对称扩压器的优化命题中。     

基于模糊理论的三维无叶扩压器多目标优化

建立了一种基于模糊理论的无叶扩压器优化模型,并采用人机交互的修改单纯形法(IMS)进行求解,模型同时考虑了扩压器的静压升和全压损失.采用计算流体动力学(CFD)方法求解RANS方程得到扩压器的流场分布,从而获得单步优化目标函数值.在采用IMS方法获得新的盖侧曲线后,进行网格重绘,以防止盖侧出现网格线交叉和避免负网格的生成.盖侧曲线采用工程上常用的B样条拟合.优化结果和文献中的结果吻合较好.     

轴流式压气机最优流型的理论研究

在文[11]的基础上,进一步地提出“最优流型”的命题,即要求在某些设计约束下,使级的某一特定性能指标(如级的功率或效率等)达到最优值的流型规律。本文根据现代最优控制理论,建立了最优流型命题的物理模型和数学模型,并归化为一个带有初值自由、终端约束及不等式“相约束”的最优控制问题。应用“连续变换术”“扩充代价函数法”及“共轭梯度法”,编排了相应的程序,进行了具体计算,得到符合各设计约束,并使目标函数取极值的转子最优扩压因子分布。结果是令人满意的。文内提出的方法可以方便地推广到其他流型以及其他目标函数和约束条件下的最优命题的求解。     

不同攻角下平面叶栅不可压缩实际粘性流动的数值和实验研究

本文提出基于微分—积分方程组的求解任意非正交曲线座标下定常不可压缩、N—S方程的有限差分法。该法用来求解不同攻角下平面叶栅中带分离或不带分离的紊流流动。本文运用K—ε紊流模型结合虑及逆压梯度的壁面函数法对紊流流动进行了理论分析、导出相应的计算公式。建立一种适用于平面叶栅流场计算的简单附体坐标。为了保证求解过程的收敛和简化,提出一个唯一解准则和一系列新的计算方法。并在一个带附面层抽吸的平面叶栅风洞上进行了大量实验,对栅间和尾迹的紊流脉动量进行了测量。计算结果与实验数据的比较表明了在叶片表面压力分布、叶栅流道及尾迹中平均速度的分布、分离点位置及雷诺切应力uv方面两者颇为相符,并根据实验数据,对K—ε紊流模型中的系数进行了选择与对比,提出了适用于平面叶栅流场的紊流模型系数c_1和c_2。     

一种同位网格上的迎风Galerkin 有限元方法

通过 Green定理将对流项变量从微分算子中分离出来 ,从插值函数入手引入迎风格式 ,是对强对流问题 Galerkin有限元计算中对流项变量的一种新的处理方法。按这种方法采用局部斜迎风格式及速—压同位网格公式 ,构成了一种对高 Reynolds数流体流动数值模拟比较有效的有限元方法。数值试验表明 ,采用该方法能较好地提高计算精度。