超高水头混流式长短叶片转轮内部流动数值模拟

对超高水头混流式长短叶片转轮内部流动进行数值模拟分析.计算基于连续方程和雷诺时均N-S方程,选用Spalart-Allmaras一方程湍流模型使方程组封闭,通过贴体坐标下的有限体积法对控制方程进行离散,数值求解采用SIMPLIC算法.通过计算得出不同工况下长短叶片转轮内部流动的速度及压力分布,发现不同工况下短叶片表面的压力分布规律与长叶片基本相同.与常规转轮叶片流场比较发现,在上冠流面和中间流面上二者有相似的翼型压力分布规律,而在下环流面上长短叶片转轮翼型表面压力分布要优于常规叶片转轮,因而具有更好的空蚀性能.     

超音速气流粉碎机喷嘴计算机辅助设计

根据气体动力学理论,利用定常二维无旋超音速流的数值方法－－特征线法,结合气流粉碎机的流动特性,对喷嘴管壁型线设计进行了研究,提出了超音速气流粉碎机喷嘴的设计步骤和计算方法,开发出超音速气流粉碎机喷嘴计算机辅助设计系统。该系统采用参数化设计,有良好的人机交互界面和文件管理功能。     

AUSM+格式在亚音、跨音和超音速流动数值模拟中的应用

在任意曲线坐标系下,采用有限体积法计算可压缩流动。利用AUSM+格式替换传统的Rhie-Chow动量插值方法,给出有限体积界面的速度和压力求解方式。为了适用于亚音速流动,通过预处理的方法给出了速度-压力耦合的表达式。算例考核结果表明,该算法在不可压流动到超音速的全范围内都有良好的适用性,而AUSM+格式的计算结果均优于Rhie-Chow动量插值方法。     

特征线坐标系下柱对称超音速流膨胀波计算方法研究

在静压圆盘止推气体轴承柱对称超音速流膨胀波系的计算中,借鉴Liepmann的特征线坐标系与自然坐标系变换理论和Liepmann引入两个黎曼不变量的方法,使得边界条件的处理更为直观和简便。采用特征线坐标系下的特征线法,推导计算该膨胀波系所用到的基本计算公式,将其应用于P-M流动并与P-M流动理论解进行比较。结果表明,数值计算结果与P-M流动理论解吻合,该计算方法可行。     

S1流面流动计及有限叶片数影响的三峡转轮叶片设计

用一个周向平均的Ｓ２ｍ流面与一组Ｓ１流面的迭代计算构成有旋流动的准三元计算模型以计及有限叶片数影响，设叶片中面为流面并在其上给定Ｖθｒ及厚度分布进行混流转轮叶片设计。以三峡转轮为例，按该法设计，可以得到满足给定负荷及厚度分布的转轮，与全三维反问题计算结果十分接近。说明该法为一种新的有效的叶片设计计算模型和方法。     

长短叶片开缝技术在离心风机设计中的应用

为高性能新型风机设计进行了应用技术研究,提出在离心风机叶轮设计中采用长短叶片开缝的新技术。这种技术综合了长短叶片和边界层吹气两种技术的优点,能有效改善流动。应用３维不可压Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程及ｋ－ε湍流模式的计算程序对叶轮长短叶片开缝技术的有关参数进行了数值优化,并选取了１６叶片的长短开缝叶片叶轮进行样机试制及现场测试。结果表明：长短叶片开缝叶轮与不开缝叶轮相比,全压提高,噪声下降,风机的性能曲线改善。本文的结果说明长短叶片开缝技术在离心风机的设计中有很好的应用前景,并已有生产厂家决定批量投产。     

基函数法在黏性可压缩流动中的研究与应用

研究基函数法在二维和三维轴对称情形下可压缩黏性流动中的应用, 并利用此法数值地计算了二维圆柱的超音速黏性绕流和三维球头的轴对称超音速黏性绕流两个算例。取一阶三角函数为基函数, 构造出导数的中心格式和迎风格式。对于可压缩N-S 方程中的对流项, 采用通量分裂法及中心格式与迎风格式相结合的技术;对于可压缩N-S方程中的黏性项, 则采用中心格式进行处理。由此, 构造出了数值求解黏性可压缩流动的一阶三角函数类型的基函数格式。两个算例的数值计算结果表明, 基函数法不仅在处理无黏可压缩流动时, 是一种高精度、高分辨率的新型计算方法, 而且在处理黏性可压缩流动问题时也一样行之有效。     

新的多重网格算法在压气机流场计算中的应用

根据在流场数值计算中使用多重网格方法可以加速收敛的原理,在叶栅流场控制方程使用有限体积差分法进行离散的前提下,提出了一种新的4重网格方法来加速求解压气机叶栅可压缩流动,该方法可以与显式时间推进法有效配合使用。通过对NASA67超音速轴流压气机叶栅流场的数值计算表明,该方法明显加快了流场计算的收敛速度,并且计算结果与试验结果吻合较好。     

转轮内全三维不可压缩流动问题有限元统一解法研究

引入非正交曲线坐标系，克服反问题或混合问题所特有的求解域内边界未定的难点，本文建立转轮内部完全三维不可压缩流动问题（正问题、反问题以及混合问题）的通用数学模型．来用有限元技术并结合有限体积法，建立该三类流动问题的有限元统一解法，将三维正问题分析、叶片的完全三维设计以及三维叶片局部改型融合于同一种计算方法．     

有限差分(激波扑获)法对超音速流场计算的应用

激波扑获差分法是计算带激波的超音速流场的一种有效方法。本文采用此法举例计算了超音速气流绕尖劈、菱形翼剖面、园弧翼剖面的流动,通过具体算例对所用差分格式和几种处置边界条件的方法进行分析讨论。所得结果可作为进一步计算复杂三元问题的参考。     

以压力为变量解可压流动的非交错网格SIMPLE方法研究

提出一处以压力为基本求解变量的非交错网格ＳＩＭＰＬＥ方法，用来计算可压缩流动，本方法的特点在于将适用球可压缩流动计算的ＳＩＭＰＬＥ方法加以扩展，使之也适用于可压缩流动的计算，因而有较大的适用范围，对亚音速、跨音速及超音速等３个较典型的算例进行了数值计算，计算结果与实验及文献的结果符合较好。     

大型车辆刹车盘叶型的设计

为了解决大型车辆刹车盘的散热问题,对刹车盘的S型长短叶片、S型叶片、直长短叶片、直叶片进行实体建模,运用CFD计算得到各种叶型的通风量,对其中的S型长短叶片和直长短叶片的流道内速度矢量和压力分布进行分析.结果表明,在有正反转要求且工作时间相同的条件下,直长短叶片的总通风量最大,流场中回流较小,压力分布较均匀,最有利于刹车盘的散热.     

轴流式叶栅内部流动变工况性能的计算分析

应用有限元方法求解不可压黏性流动Ｎ－Ｓ耦合方程,对ＮＡＣＡ叶型的叶栅在不同冲角的条件下,叶栅内部的流动作了较为完整的计算分析。结果包括叶片表面的压力分布、叶片表面法向的速度分布以及表面摩擦系数。在计算中,采用了Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ湍流模型和壁面函数以提高计算的速度。结果表明：冲角不仅对叶片表面的压力分布,而且对叶片附近的流动状态,特别是在叶栅流道的后半部,有很大的影响。     

离心通风机叶轮叶片型线研究及边界层计算

本文分析了三类叶片表面的速度分布;考虑到叶轮旋转和叶片曲率的影响,求解了叶片表面的二元,不可压湍流边界层;提出一种流动损失较小的叶片型式,并得到实验的初步验证。同时,本文还对Stanitz[1]快速近似法出口区流动的计算及叶轮滑移系数的计算提出了修正方法。速度分布与松弛解的比较及滑移系数与实验结果的比较均表明:这种修正方法是可行的。     

微型喷管的超音速气流与击波显示法

本文探讨了用点光源阴影法显示超小型超音速气流和击波图形,因为传统上使用的纹影仪、阴影仪或者平晶干涉仪等,对这种微细的超音速流动和击波图形已经无效。而用点光源显示微型气流和击波图形能为教学提供有效的直观实验方法,并节省了大量设备和经费。另外,这对微型超音速风洞的光学显示方法有一定的参考价值。因而值得推广。     

一种求解含围带阻尼成圈叶片振动响应的高效方法

针对含围带阻尼成圈叶片的非线性振动响应计算时自由度多、迭代求解计算量大的问题,综合波传动法、高阶谐波平衡法及Receptance法推导了一种求解含围带阻尼成圈叶片振动响应的高效方法。根据成圈叶片结构周期对称的特点,采用波传动法,将含围带阻尼成圈叶片降阶为一个基本扇区进行振动分析,接触面的非线性摩擦力可由单个扇区的位移结合干摩擦模型求得;将降阶后单个扇区的时域振动微分方程由高阶谐波平衡法转化为频域代数方程,通过叶片正则振型的正交性对频域的振动方程进行解耦,并利用叶片局部非线性的特点对非接触面上的线性自由度进一步缩聚,从而减少非线性迭代的规模,提高计算效率。算例结果表明:采用所提求解方法的响应计算结果与采用整体模型的结果相差小于0.33%,计算时间缩短为原来的10%,验证了该方法的正确性、高效性,同时采用该方法研究了真实围带阻尼叶片的非线性振动响应。     

LU-AUSM~ 混合格式在三维可压缩流动数值分析中的应用

将一维AUSM 格式扩展到三维任意曲线坐标 .为了获得高阶精度 ,采用了三阶MUSCL格式 .将AUSM 格式与LU SGS格式结合 ,对凸包通道跨音速无粘流动、平面叶栅跨音速和超音速无粘流动 ,以及喷管超音速粘性流动进行了数值模拟 .计算结果与文献计算结果和试验数据相符很好 .     

提高设计过程对转轮性能的可控制程度

提出了可考虑来流有旋、叶片厚度影响及转轮内部流动的三维性的反问题控制方程和计算方法。在这种方法中给定转轮轴面的环量分布，相应的流场和叶片由迭代计算得到。通过该方法和其他计算方法得到的结果的比较说明：该方法得到的叶片可实现事先给定的环量分布，得到的流场可用来进行计算空蚀系数，并为效率估算打下了基础，从而可提高设计过程对转轮性能的可控制程度     

低比转速离心泵复合叶轮内部流动的数值计算

采用奇点分布法对普通结构型式的低比转速离心泵叶轮内部流动进行数值计算,通过对由长、短叶片构成的复合叶轮内部流场的实例计算,验证奇点分布法的可行性与适用性.实例计算结果表明:该方法不仅可行、适用,而且显示出一些突出的优越性.指出该方法在计算过程中相关参数的选取对计算结果的影响,并提出这些参数取值范围的建议.     

稳定磁流体局部径向基点插值法误差影响因素分析

稳定磁流体流动方程局部径向基方法的关键参数对计算结果误差影响较大,确定这些参数的最优值将提高计算精度。通过对具体磁流体流动数值仿真计算分析局部径向基算法典型参数对计算结果精度的影响,并得到其变化规律,最终确定了LRPIM法计算磁流体流动典型参数的最优值。