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,研究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值误差不大于0.8%,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,设计点流量的4.6%的射流流量使稳定裕度增加了7.06%,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。

黏性彻体力建模方法及其应用

研究了将Navier-Stokes方程中黏性项简化为黏性彻体力的建模方法,并将该模型加入已有的计算流体力学(CFD)程序中,实现了用三维欧拉方程加黏性彻体力模型快速模拟叶轮机三维非定常流动的方法.使用该方法对进气周向总压畸变条件下的某双级压气机非定常流场进行了模拟,并与雷诺平均的Navier-Stokes(RANS)程序的计算结果进行了对比,结果表明,基于黏性彻体力模型的方法能以很少的计算资源给出与RANS模拟基本相当的计算结果.