离心式动/静相干叶排内部非定常流动的数值计算

首先采用作者发展的滑移界面技术及非定常流数值方法计算了两同心圆柱间库特 (Cou ette)流动 ,在此基础上对叶轮及扩压器叶片数不等的二维离心式动、静相干叶排内部的非定常流动进行了数值模拟 ,详细分析了不同流量工况下动、静叶排内的非定常流动特性 .数值分析表明 ,在一定的转速下 ,非等栅距离心式动、静相干叶排内部的非定常流动结构与流量工况密切相关 ,当流量较小或者较大时 ,在叶片扩压器内都会产生大尺度的分离涡 ,而在叶轮内的涡尺寸较小或不出现 .研究结果可为优化叶轮与叶片扩压器的匹配提供有益参考 .

应用滑移界面方法求解动/静相干叶排内非定常流动

基于滑移界面技术，发展了求解二维动／静相干叶排内非定常粘性流动的计算方法和软件，该方法克服了混合平面方法所引入的方法误差．压力与速度耦合采用非迭代ＰＩＳＯ算法；计算区域的离散采用非交错斜交网格．计算了二维不可压缩Ｃｏｕｅｔｅ流动及无限长相对运动动／静叶排内的非定常流动。

圆柱型水槽内动/静叶相干非定常流动的实验研究

在不同的转速和动 /静叶相对位置下 ,利用粒子图像速度场仪 (PIV)对具有动 /静叶的圆柱型水槽内瞬态流动非定常相干情况进行了实验研究 .为了消除随机因素的干扰 ,实验采用锁相编码器技术和集平均技术来处理实验数据 .结果表明 ,圆柱型水槽内部具有较强的动 /静叶相干现象 ,静叶区经常出现旋涡结构 .通过集平均处理得到的某一转速及动 /静叶相对位置情况下的速度矢量分布 ,可显示旋涡的位置随动叶和静叶的相对位置而变化 .实验还发现 ,随着转速的升高 ,动

叶片安装角对动/静叶排内部非定常流动的影响

采用所发展的滑移界面技术及非定常数值方法，计算了给定流量下不同扩压器叶片安装角时，离心式回转动／静相干叶排内部非定常流动．详细分析了扩压器叶片安装角对扩压器进、出口处非定常流动的影响．

在尾迹扰动下高负荷静叶流动的非定常特性

采用商业软件以及立于转动带子上的圆柱体模拟上游动叶尾迹,数值研究了动叶尾迹对后继高负荷静叶栅流动特性的影响。计算结果表明,其上游动叶栅尾迹的流入是造成后继静叶栅流动非定常性的根源。相对定常计算结果,高负荷叶片的流动参数在尾迹的干扰下发生周期性脉动,叶中的脉动幅值高于两端,尾迹向吸力面附面层"注入"具有较高动量的流体,引发提前转捩,湍流耗散损失超过削弱流动分离趋势造成的损失降低,非定常情况下叶栅总压损失系数高于定常情况。

非定常动静叶干涉作用的二维数值模拟

采用涡方法研究叶轮机内动、静叶间的相互作用，它利用全三维的、通道时间平均的定常解为基础解，并由此给出非定常扰动场的初始解。为计算叶片对扰动场的响应过程，采用拉格朗日方法追踪扰动涡团的对流流动过程，用确定性涡方法来描述流体的粘性扩散过程。用该方法对某型压气机的一级（动、静叶栅距比为１．７４）的动、静叶相互作用，进行了二维有粘问题的数值模拟。数值结果表明，该方法具有较好的收敛性和收敛速度；转子出口的尾迹和各种旋涡等非定常因素在静叶通道中的切割、迁移过程，非定常性对静叶攻角的影响以及脉动压力的振幅衰减特性也在文中作了分析。

动/静叶相干对轴流压缩机内部流动影响的试验研究

利用PIV和锁相技术相结合的手段,对一轴流压缩机动/静叶相干现象对内部流动的影响做了测量试验,提出了数据的处理方法,并对试验结果进行了分析。

多级压气机非定常流场数值分析

通过双时间步求解三维非定常N-S方程,获取多级压气机内部非定常流场细节,为深刻认识多级、逆压环境下叶轮机内部非定常流动特征,进而提高其性能提供有益参考,分析结果表明:动/静叶排相干对下游静子叶片表面压力分布影响随着半径增大而增大;当上游尾迹输运至下游叶片通道时,低能量气流团将会充分与主流掺混,可能导致损失增加,当上游尾迹区域输运至下游静子前缘时,对应的叶栅通道低马赫数区域相对较小;由于下游静子叶片的位势作用,其对上游转子叶片尾缘流动结构产生较大影响,随着流面半径增大,下游叶片对上游流场的位势作用愈明显,非定常分离流动形式差别愈大。

用扰动涡方法模拟叶轮机内动静叶的相互作用

发展了一种研究叶轮机内动、静叶间的相互作用的新方法———扰动涡方法，它利用全三维的定常解为基础解，并由此给出非定常扰动场的初始解．为计算叶片对扰动场的响应过程，采用拉格朗日方法追踪扰动涡团的对流流动过程，用确定性涡方法来描述流体的粘性扩散过程．发展了代数湍流模型（ＢａｌｄｗｉｎＬｏｍａｘ湍流模型）在尾迹中的应用方法，克服了其它数值方法中无法准确捕捉尾迹中心线的运动轨迹，以及计算出的边界层外的湍流涡粘性系数偏大的缺陷．利用该方法计算轴流叶轮机内由于动、静叶间的相互作用而引起的非定常流动过程，与实验的对照表明，模拟结果与实验数据吻合得相当好，从而说明本文发展的方法是可信的，为更直观地描述尾迹等非定常因素的流动及叶轮机内的掺混问题提供依据．

飞行器大迎角下俯仰静、动导数的数值计算

采用一种适用于非定常流动计算的逐次超松弛(SOR)时间推进方法耦合求解非定常Navier-Stokes方程和强迫运动方程,数值模拟了NACA0012翼型、弹道外形(HBS)和有翼导弹等飞行器在不同初始迎角下做强迫俯仰振荡的黏性动态流场,给出动态气动力及力矩系数的时间历程;采用积分法获得飞行器的静导数和动导数,将计算结果与实验结果及半经验理论预测方法进行比较并分析飞行器在大迎角下动态特性的非线性特征;计算结果与实验值相吻合,表明本文采用的非定常数值模拟方法在大迎角下能够较准确地模拟飞行器的动态特性,具有工程应用价值。

轴流涡轮基元级动叶稠度对转静干涉的影响

针对不同动叶稠度的轴流涡轮基元级的流动情况进行了非定常数值模拟,探究了动叶稠度对涡轮基元级转子的非定常势干涉、静叶尾迹与动叶的干涉及基元级性能非定常性的影响机制。研究结果表明,在一定的动叶稠度范围内,转子非定常势干涉的强度随着动叶稠度的增加而迅速减小,而在上游静子中的影响范围与动叶稠度关系不大;动叶稠度的变化通过引起静叶尾迹强弱和转子通道中流动状态的改变来影响静叶尾迹与动叶干涉的强弱;而基元级性能的非定常性受尾迹干涉强弱的影响。