轴流叶轮机三维粘性非定常流动计算的双时间方法

采用双时间方法研究了单级跨音速压气机的三维非定常粘性流场计算问题，以ＬＵ－ＳＧＳ隐式解法快速获得虚拟时间域的定常解。对某跨音速单级压气机同时进行了双时间方法和显式方法的非定常流数值计算，双时间法与ＬＵ－ＳＧＳ隐式解法相结合的非定常粘流计算模式可以显著地节省计算时间。

跨音速压气机级三维紊流流场数值模拟

在对跨音速压气机级的动／静双叶排中的三维定常紊流流场数值的模拟中，利用三阶高分辨率ＮＮＤ格式和ＬＵ－ＳＧＳ隐式推进迭代法，既保证了流场中激波的模拟质量和粘性流动特征的正确预估，也实现了求解过程的高效率。对某单级跨音速压气机的计算及其与实验数据的对比证实了本文方法的有效性。

多级风扇/压气机三维粘性流场的数值分析

采用叶排间掺混面模型，研究了多级跨音速风扇及压气机三维粘性流动数值模拟问题，利用ＬＵ－ＳＧＳ隐式算法使计算过程快速收敛，通过高分辨率格式改善跨音速流场中激波的分辨率。对某双级跨音速风扇及五级压气机流场进行了计算，双级风扇各状态的计算结果与实验数据吻合较好。

单级跨音速压气机三维非定常粘性流动计算

本文以数值求解雷诺平均非定常N- S方程方法完成了单级跨音速压气机动静叶相干三维非定常粘性流动计算,给出了高分辨率NND格式的时间推进有限差分解。对某跨音速单级压气机进行了定常和非定常流的详细数值计算,设计转速下定常粘性流场计算所得到的性能参数与实验结果吻合较好。在此基础上,对最高效率状态进行了动/静叶相互干扰的非定常流动计算,并对结果进行了分析。非定常流计算模式更接近于真实流动。

轴流叶轮机械三维非定常粘性流动数值分析

１前言叶轮机内部流动的数值计算方法一般都是基于转子与静子结构相互无关的定常流动假设，这种假设实际上是认为转子叶排与静子叶排相距足够远，以至于相互之间互不干扰。事实上，叶轮机中的非定常性是其固有的，转子叶排与静子叶排相距很近，转子叶排的高速旋转、上游叶...

跨音速压气机级的三维周期性非定常流动计算

对跨音速压气机级动静叶排相干形成的三维非定常流场进行了数值研究，利用时间推进ＬＵ－ＳＧＳ稳式迭代法求解三维非定常欧拉方程，对流项采用高分辨率ＮＮＤ格式离散。对某压气机第一级动静叶排相干非定常流场的计算结果表明，本文方法不仅在收敛速度上明显地优于一般显式方法，而且保持了流场中激波的高分辨率。

轴向密流比对叶栅性能影响的研究

轴向密流比是决定叶轮机械叶栅流动工作状态的一个重要参数,它对叶栅诸性能有较大的影响。本文对该问题进行了一些理论及实验方面的研究,推导出了叶栅总压损失系数、尾迹附面层特性参数、叶栅增压比及扩散因子等叶栅性能参数与轴向密流比的关联方程,并对某压气机叶栅进行了吹风实验,得到了不同轴向密流比条件下的叶栅性能。理论计算与实验结果进行了比较,两者的吻合程度是令人满意的,表明本文所得出的理论关联式可以有效地估算轴向密流比对叶栅性能的影响,具有一定的实用价值。

多级压气机非定常流动的数值模拟

进行了多级压气机动静叶片排干扰的三维非定常无粘流动数值模拟研究 ,采用高分辨率格式求解非定常Euler方程组。对某双级压气机的非定常无粘流场的计算结果表明 ,即使在不考虑粘性影响的情况下 ,压气机动静叶排干扰的非定常效应仍然是比较显著的 ,各叶片排所受到的非定常影响是不相同的 。

轴向密流比对叶栅性能的影响

轴向密流比对叶栅性能有较大的影响,本文对该问题进行理论及实验研究,导出了叶栅主要性能参数与轴向密流比的关联方程,通过压气机叶栅吹风实验,得到了不同轴向密流比条件下的叶栅性能。理论计算与实验结果吻合的程度令人满意,表明文中所得出的理论关联式可以有效地估算轴向密流比对叶栅流动的影响,具有一定的实用价值。

多级轴流压气机非设计性能的数值预估

采用LU-SGS隐式解法以及叶排间掺混面模型数值模拟压气机三维粘性流动,研究了多级轴流压气机的设计与非设计状态性能的预估问题。对一台五级高压压气机进行了详细的流场数值计算,包括了设计转速的100%,90%及80%等多个转速及各种工作状态。结果表明,本文所建立的数值方法与计算机程序对多级轴流压气机各种非设计状态的计算都具有收敛容易和快速的优点,计算得到的压气机总性能和各分级性能与设计参数进行了对比,证明该方法和程序的预估结果是比较准确的。根据设计转速下的计算结果,预估了压气机设计点的喘振裕度。此外,还对不同状态下叶片进口气流角的变化进行了分析。

多级风扇三维粘性流场的数值模拟

进行了多级跨音速风扇粘性流动的数值模拟研究。求解全三维 N-S方程 ,通过高分辨率格式提高跨音速流场计算的准确性 ,利用 LU-SGS隐式解法加快计算收敛速度。给出了一双级高负荷跨音速风扇设计和非设计工况下的详细计算结果 ,各工况下的计算与实验数据均吻合较好。

双级风扇三维粘性非定常流动的数值解

针对一台双级跨音速轴流风扇动静叶片排相互干扰的三维非定常流动,进行了N-S方程的数值求解。首先计算风扇定常流场,以定常流收敛结果为起始场计算非定常流动。计算结果表明,非定常流动对各叶片排进口气流角有较大的影响,其中静叶的变化大于动叶,与定常流结果相比,非定常的瞬态攻角增大的量大于减少的量,最多时增大近10°左右。静子叶片受到的非定常气动力变化幅度也大于转子叶片,叶片排所处的轴向位置不同,非定常流动的影响会有较大的差别。

非均匀栅距对压气机叶片非定常气动力的影响

研究了轴流压气机叶片采用非均匀栅距对叶片非定常力影响的问题,利用高分辨率格式求解准三维雷诺平均N-S方程。非定常流场计算采用了双时间步法与LU-SGS隐式解法耦合的方法。研究了带进口导叶的单级三排叶栅非定常流动,其中动叶栅距不变,而导叶和静叶采用非均匀栅距。对不同结构的计算分析表明,在导叶和静叶采用一定的非均匀栅距组合型式后,在保证压气机级的性能变化不大的同时,动叶表面所受非定常气动力的状况得到改善,这将有助于提高动叶片的疲劳寿命。

跨音速压气机动静叶排相干的三维非定常流动数值分析

采用时空二阶精度ＮＮＤ显式差分格式求解三维Ｅｕｌｅｒ方程，对跨音速压气机级中动静叶排相干形成的非定常流动进行了数值分析。除动静叶排流动的控制方程体系、数值方法外，着重讨论了动静叶排计算域、网格以及边界条件的处理。对某压气机第１级动静叶排相干的非定常流场的计算，给出了叶片表面的马赫数分布、压力波动幅值，以及叶片槽道中瞬态密度等值线等，并分析了结果的合理性。

考虑压气机动静干涉效应的非设计工况性能数值模拟

应用数值模拟方法研究了非设计工况下轴流压气机动静叶排相互干涉的非定常流动,利用高分辨率格式求解准三维雷诺平均N-S方程,非定常流场计算采用了双时间步法与LU-SGS隐式解法耦合的方法。计算给出了在100%,90%和80%设计转速下等转速特性的定常和非定常流的计算结果,两者的比较表明,定常流计算得到的效率低于非定常的结果,边界点附近定常流的增压比高于非定常的结果。不稳定边界附近的非定常流计算结果表明,利用叶片表面压力变化是否具有周期性作为等转速线上边界点的判别准则更为合理。

轴流压缩机动静叶不同稠度组合对性能的影响

采用定常流和非定常流计算方法研究了各种动静叶稠度组合对轴流压缩机性能的影响。利用高分辨率格式求解准三维非定常流动的雷诺平均N-S方程,以LU-SGS隐式方法来求定常流场解,而非定常流场计算则采用了双时间步法与LU-SGS隐式解法耦合的方法。

快速求解叶栅流动的边界元方法

本文利用边界元方法，通过ｋｒｉｃｈｈｏｆｆ变换将描述叶栅流动的控制方程转换成线性方程。并将广义ｋ－Ｊ条件与边界积分方程联立求解，避免了非线性项和叶片出气角的迭代计算。完成了一种快速求解任意迥转面叶栅流场的计算程序，实用表明与其它数值方法及实验结果符合较好，具有快带、简明、实用的特点。

周向槽机匣处理的二维理论分析

本文在分析周向槽机匣处理二维简化模型基础上 ,采用边界元方法为分析提供边界条件 ;发展了一个不含迭代过程的计算任意回转面上叶栅流场的快速准确程序。文中详细分析了处理机匣各种几何尺寸及叶排参数对扩稳效果的影响 ;建立了一套便于工程设计与分析周向槽机匣处理的快速实用的定量方法。

压气机叶片排内三维紊流流动的隐式高分辨率数值分析

对跨音速压气机叶片排内具有复杂三维激波的紊流流场所进行的数值分析，采用了空间三阶精度无波动格式以保证对紊流特征的正确模拟，利用ＬＵ－ＳＧＳ算法避免了一般隐式算法的繁琐运算，使之与显式方法推进一步的运算工作量基本相当，从而构成了一种既准确又高效的跨音速压气机紊流流动数值求解系统。计算与实验进行了对比，结果是令人满意的。

非均匀栅距对压气机转子-静子气动干涉噪声的影响

根据Lighthill气动声学理论,推导出非均匀栅距结构下压气机转子-静子气动干涉噪声频谱公式。研究的叶栅结构为带进口导叶的单级三排叶栅,其中动叶栅距不变,而导叶和静叶栅距均采用非均匀栅距。计算了各种叶栅结构下转子-静子气动干涉噪声的大小。对不同叶栅结构的计算分析表明:在导叶和静叶采用一定的非均匀栅距组合型式下,在保证压气机级气动性能变化不大的同时,转子-静子干涉噪声能够得到降低。