全三维粘性流场计算的快速收敛方法

以新的高收敛率的 L U型隐式格式和高精度、高分辨率的 MU SCL TVD迎风格式为基础 ,提出了一种快速求解三维粘性流场的计算方法。为有效减少计算工作量 ,近固壁区采用了壁面函数方法。湍流模型采用简单的混合长度模型。为提高迭代收敛速度 ,从多重网格理论出发 ,结合改良型L U隐式和迎风格式 ,对 Reynolds平均三维可压缩 Navier-Stokes方程进行求解。用此方法数值模拟了 NASA L ewis37跨音速压气机转子流场。计算得到的流场与实验结果进行了对比。结果表明 ,此方法可快速得到三维粘性流场的流动特性且计算结果精度较高 ,可望在叶轮机械多叶片排全三维粘性流场校核计算中发挥作用。     

跨音速透平扭叶片的气动优化设计研究

以并行自适应差分进化算法为核心，耦合曲面造型方法以及计算流体动力学求解技术，发展了一种适用于叶轮机械三维气动优化设计的全局自动气动优化算法．利用该算法，以等熵效率最高为目标，在满足流量约束的条件下对跨音速扭叶片进行了气动优化设计．对优化结果的详细分析表明，最优叶栅的等熵效率比原始叶栅提高了1．1％，气动性能有显著的改善，算法具有良好的优化性能．在跨音速条件下，载荷分布对叶栅的气动性能有着巨大的影响，采用前加载设计可有效地减弱斜激波的强度，减少激波损失，提高流动效率．因此，通过优化叶栅型线来改变叶栅的载荷分布可有效地提高叶栅的气动性能。     

倾斜滑片滚动活塞压缩机工作特性分析

为了增大滑片与转子间的接触范围、减缓滑片磨损及增加该处气体密封性能,将直立滑片向排气口侧旋转一定角度后形成倾斜滑片滚动活塞压缩机.通过对倾斜滑片和直立滑片的顶端圆弧半径、滑片与转子间接触范围、滑片受力、滑片的运动特性及滑片两侧工作腔容积等多方面的研究与比较,证实了倾斜滑片具有减缓滑片磨损、改善气体密封和减小弹簧力等优点.     

含油率对涡旋压缩机压缩过程的影响

提出了考虑到润滑油影响的压缩腔和背压腔工作过程数学模型，并对压缩过程进行了计算模拟。在此基础上，进行了一定运行条件下的实验研究。得到了流入压缩腔内的润滑油量与涡旋压缩机容积效率，压缩功率损失，背压和排气的关系的曲线。     

机匣引气再循环拓宽压气机工作范围的仿真研究

高压比离心式压气机高效率工作范围窄,喘振裕度低。为了拓宽其高效工作范围,将机匣引气再循环技术应用于高压比离心式压气机。采用数值模拟方法对其进行仿真研究,对各结构尺寸对压气机性能的影响进行对比。结果表明,引气再循环系统使该离心压气机各转速下稳定工作范围平均拓宽13%以上,喘振裕度最大增加11%。抽吸槽与分流叶片的距离在引气再循环结构尺寸中对离心压气机性能影响最大,其次是抽吸槽的宽度,其余结构尺寸对其影响较小。引气再循环使压气机叶轮入口相对马赫数分布更加均匀,减弱叶片前缘局部高马赫数的现象,使叶片入口正攻角减小,抑制了叶片表面边界层的分离。     

叶尖间隙对小流量超音压气机级性能的影响

为研究叶尖间隙对级环境下压气机气动性能的影响,以带导叶的超音压气机级为研究对象,采用商用软件NUMECA对该压气机在转子叶尖间隙为0、0.3、0.6、0.9 mm时进行三维数值计算,分析了该压气机级气动性能及流动特点.结果表明:随着叶尖间隙的增大,转子叶尖处激波向上游移动;静子进口气流攻角增大,最终导致压气机稳定工作裕...     

基于多参数轴流压缩系统的非线性流动性分析

为了探索轴流压缩系统的流动机理,定性分析了多参数轴流压缩系统的非线性流动行为.基于多参数轴流压缩系统Moore-Greitzer简化模型,应用非线性动力学理论,分析了轴对称流动时的平衡点稳定性和Hopf分岔行为,以及旋转失速流动时的平衡点稳定性和分岔行为.由此,在γ-β参数空间中划分了轴对称流动、旋转失速流动时轴流压缩系统稳定、不稳定流动区域分布图.结果表明:非线性动力学的稳定性分析方法可以简便地分析分岔参数作用下平衡点稳定性的变化情况;分岔分析方法可以准确地判断轴流压缩系统中过失速流动行为的起始时机;γ-β参数空间的压缩系统流动状态图可以定性地判断轴流压缩系统流动状态.     

轴流压气机低速模化设计的叶片造型

为了提高航空发动机高压压气机的气动性能,需要对高速压气机进行低速模化设计以开展试验研究.选取高压压气机后面级作为研究对象,给出了高压压气机低速模化设计的相似准则和模化设计流程,为低速模化设计提供了可以借鉴的准则.针对高速原型压气机设计工况点,制定模化设计目标,完成几何变换、通流设计、叶片造型及数值模拟.重点研究了叶片造...     

基于压气机三维彻体力模型的叶尖射流扩稳方法

为了分析转子叶尖射流对多级轴流压气机的扩稳作用,发展了轴流式压气机三维黏性彻体力模型,通过对ANSYS CFX 软件的二次开发,求解带动量源项和能量源项的N-S（Navier-Stokes）方程,实现了无叶片条件下的压气机全通道数值模拟。基于模型计算的Stage 35单级压气机压比特性与实验数据误差不大于0.8%,判断的失稳点流量比实验值大1.2%,对端壁边界层流动能够准确模拟。基于模型计算了无射流和有射流条件下的多级压气机特性和失稳边界,并分析了叶尖射流扩稳机理。结果表明,模型能够模拟叶尖射流对多级压气机的扩稳作用,在100%设计转速下,4.6%的设计点流量的射流流量带来了7.06%的稳定裕度增加,射流能够消除叶尖区域的堵塞流动,从而扩大了压气机的稳定工作裕度。     

计算机辅助实验教学的探讨

将先进的计算机辅助测试技术用于“往复活塞式压缩机示功图和排气量测试”,改变了以往传统机械式测试方法,不仅提高了实验教学的教学效果和教学质量,而且大大提高了学生的计算机应用能力。