离心叶轮内三维紊流流动数值模拟

采用ＲＮＧｋ－ε模型对Ｇｈｏｓｔ离心叶轮内三维紊流流动进行数值模拟,与实验结果对比表明,在叶轮进口截面处,流体高速区位于盖侧与压力面交附近,随流体流动高速区沿轮盖逐渐向吸力面侧移动;在第三截面上,即当流体由轴向向径向转过５８℃,计算结果准确预测到吸力面与轮盖交角区域内的尾迹流动;在第四、五截面上尾迹区逐渐扩大,且尾迹中心位置沿轮盖向压力面移动,这与实验结论相吻合。     

叶轮机械跨音速流动计算方法评述

本文从工程应用的角度，对现有的叶轮机械内跨音速无粘流动的计算方法进行了综合评述．由于激波装配法在叶轮机内的应用范围较窄，本文主要评述应用范围广泛的激波捕获法，以期对这一计算领域有一个概括性的了解．     

用有限体积法计算叶轮机械内三维粘性流动

用数值计算方法离心叶轮内流场的三维粘性流动,在流场计算中,利用有限体积法对三维Ｎ－Ｓ方程组进行差分离散,并应用ＳＩＭＰＬＥＲ算法来求解。在流场计算的基础上,应用速度矢量图等后处理方法来显示和研究湍流的存在与发展,并将数值模拟的结果与实验数据进行对比和分析,两者相符表明了该数值模拟的有效性。     

叶轮机械通道内压力的修正方程和数值模拟

为了解决有限元法直接求解不可压流动存在离散Babuska-Brezzi条件限制而使得压力求解精度相对较低的问题,根据维数分裂法思想提出了叶轮机械通道内二维流形上压力Laplace-Beltrami方程(LB-2D).该椭圆型压力修正方程不受离散Babuska-Brezzi条件的限制,因而可采用任意高阶有限元空间进行逼近.另外,由于维数分裂算法只需在二维流形上进行求解,所以自然避免了三维窄边单元的问题.以NASA低速大尺度离心叶轮(LSCC)作为算例,在3个典型二维流形上定性、定量比较了LB-2D与FLUENT商业软件的计算结果,结果表明:相比来自FLUENT的相邻二维流形上的流场数据,LB-2D能够给出与FLUENT基本一致的计算结果,证实了压力LB-2D方程是可靠的.     

流体动量方程在曲线坐标系中的守恒型(下)

将本文上半部分中提出的物理概念清楚的、严格的推导曲线坐标系中守恒型动量方程的基本方法进一步推广应用到相对坐标、转动坐标、二维流动、定常流动等领域,充分显示了该方法的普遍适用性,得出了一系列真正保持守恒性的微分动量方程;另一方面,指出了某些惯用的弱守恒型方程妨害守恒性的保持。     

离心式叶轮侧隙中气体流动微分方程初值的确定

计算高压离心式水泵、压缩机转子流体轴向推力时，需要计算叶轮侧隙中流体 压强的分布。解流体流动微分方程时，本文运用简单流动模型提出确定初值的方法， 考虑了叶轮的密封泄漏量和顶隙等具体结构因素，取得较好的结果。     

叶轮机械气动热力学的回顾与展望

对半个世纪以来叶轮机械气动热力学的重要发展,特别是两类相对流面理论和三维粘性流动的数值解法作了回顾;对其今后的发展,特别是非定常流动研究方面可能取得的巨大进展作了展望．     

正交曲线坐标系下二维浅水方程的变换

在平面二维明渠非恒定流的研究中,常采用边界拟合坐标技术建立二维正交曲线网格,但是直接推导坐标变换后在正交曲线坐标系下的二维浅水方程比较困难.本文给出了一种应用张量分析的推导方法,利用该方法简单、准确地给出了正交曲线坐标系下的二维浅水方程的具体形式,该方程已经广泛地应用于明渠水流计算中.     

利用热线风速仪对叶轮机械内部脉动流场的实验研究与分析

本文对单丝热线风速仪在叶轮机械内部流场中脉动速度的测量进行实验研究,提出了热线速度校准范围的确定、校准方式等问题的处理方法,分析了温度对热线测量的影响,推导出一个二阶精度的脉动流速测量数据处理公式.结果表明,上述处理办法具有可推广的实用价值.     

基于螺旋离心泵内部流动特性的叶轮型线建模

为使计算机辅助设计在螺旋离心泵设计中得到更为深入的应用,根据螺旋离心泵流道内流体运动特征,建立表述理想状态下泵流道内流体质点运动轨迹的数学模型.将此数学模型作为叶轮型线模型,在MATLAB中解得叶轮轮缘、轮毂型线数据,将型线数据导入PRO/E生成三维空间的叶轮轮缘、轮毂型线,使用造型工具直接构造叶轮.通过螺旋离心泵设计实例及数值模拟验证,使用该设计方法设计过程简洁,对设计经验要求降低,设计质量得到提高,螺旋离心泵模型在设计工况,效率提高9.39%.     

轴流通风机出口紊流流场的实验研究

本文对某一型号的一类轴流通风机的出口紊流流场进行了测量,得出了风机出口流场紊流度的变化特性和紊流流场的波形图,根据实验结果的分析,指出了该类通风机的空气动力噪声源。     

圆管内定型湍流的流速分布规律

目前通用的圆管内定型湍流的对数速度分布规律,存在两个主要揣点,一是在管中心处流速分布曲线产生尖角,二是用此规律得到的阻力系数λ值在Re<10~5时与莫迪图不符。这是由于认为在整个湍流核内切应力全等于管壁处的切应力所致,实际上切应力与距管中心的距离成正比。本文由此出发而导出湍流核内流速分布规律,从而消除了上述缺点。     

旋转离心通道内三维紊流流动的数值分析

采用全三维时均Navier-Stokes方程数值研究了旋转离心直通道及旋转离心扩压通道内的紊流流动。紊流模型采用标准的K-ε模型及修正的K-ε模型。计算方法按SIMPLE算法,采用非交错网格,求解任意曲线座标系中Cartesian分量的控制方程。在数值计算的基础上,分析了旋转对主流速度分布、二次流分布的影响;分析了旋转对紊流模型的影响。     

连铸结晶器中三维紊流场的层流等效模型

在揭示了板坯连铸结晶器中三维紊流流场和紊流粘性系数分布规律的基础上，提出了分区选定有效粘性系数的层流等效模型，计算表明，所建立的模型可获得定量和定性上与Ｋ－ε两方程紊流模型基本一致的流场，但大大简化了计算，在计算精度基本上不降低的条件下，可大幅度降低计算成本，文章采用流动与温度场非耦合方法，将凝固壳内的区域作为流场计算域，考虑了凝固壳厚度分布对流场的影响，使该方法更为合理地用于连铸结晶器中流动与凝     

以曲线坐标表示的平面机械臂动力学模型

利用位形空间的概念，将机构所受约束作为位形空间的嵌入流形，导出了以流形曲线坐标表示的平面机械臂动力学方程。     

径向滑动轴承中流体从层流到紊流的流动分析和转变判据研究

本文推导了有限长圆柱轴承油膜流体流动的约束方程和固壁上的压力边条,用原始变量法直接求解了三维完全的N-S方程,计算分析了有限长圆柱轴承中油膜层流失稳的临界Taylor数、流场、压力场和摩擦阻力,并通过实验对临界Taylor数进行了验证,结果表明,在有限长轴承中,随着转速的提高,摩擦阻力线性增加,层流失稳出现的涡动将增加摩擦阻力,随着偏心率的增加,层流失稳的临界转速将提高.     

利用非正交坐标变换的二维不规则区域紊流流动的有限分差解

本文将Sparrow 等计算某一类二维不规则区域(参看图1a)内层流流动的方法推广到紊流,提出计算这类不规则区域内紊流流动的方法.该方法利用了非正交代数坐标变换,k-8方程紊流模型及有限差分技术.文中通过算例对该方法进行了说明,并将计算结果与实验结果作了比较,结果表明:计算与实验相吻合.     

细颗粒湍动流化床气固流动及混合规律的研究

在内径１９０ｍｍ、高５５００ｍｍ的流化床实验装置上,采用方便可靠的点源示踪技术测定气体的浓度分布,进而探讨气固流动特性及混合规律;依据气泡粉碎机理表征湍动流态化的基本流型结构,以揭示床中总体上的表观均一性,从而建立拟均相扩散模型,线性回归得到气体的轴向、径向扩散系数。结果表明,床中存在着明显的混合,且发现流化气速是影响混合的主要因素;模型计算表明轴向及径向扩散系数皆随气速而增大。