随着现代科技的飞速发展,先进的军用和民用的燃气轮机设计定型的周期越来越短,因此对设计过程中使用的数值计算软件的计算速度的要求也是越来越高。在计算机技术没有突破性的发展的条件下,发展一套在计算速度和精度上都满足工程设计需要的快速气动数值模拟算法是非常必要的。 为满足压气机工程设计对三维粘性流体力学计算软件的要求,本文发展了一种多叶片排轴流式压气机全工况气动性能快速三维粘性流场计算方法。该方法结合可压缩雷诺平均N-S方程,发展了基于新型LU隐式格式和改良型MUSCLTVD格式的有限差数值算法。应用一种有效的壁面函数,大大减少了整个计算的工作量。应用了微机网络并行计算技术和混合平面方法将单叶片排计算扩展到多叶片排计算。由于采用了简洁的壁面函数、零方程的湍流模型以及效率非常高的并行计算方法,本方法可以非常快速的模拟出多级轴流压气机的流场。 为了验证快速方法的可靠性和精确性,对NASA Rotor 37跨音速压气机转子和Rotor 67跨音速风扇转子全工况特性进行了计算,计算结果与实验结果以及Fluent等商用软件的预测结果进行了对比。对比分析表明,本文程序能快速得到三维粘性流场的数值解,精度也在可接受的范围之内。但由于该方法采用了简单的壁面函数等计算模型,对高压比,流场中存在较强激波/边界层干扰等复杂流动现象的压气机,数值模拟的结果可能会出现较大的偏差。 最后,本文编制了计算控制界面,并对某涡扇发动机的风扇/增压级和某九级压气机的前五级进行了试算,验证了本文程序在计算亚音及微跨音压气机时的可靠性及准确性,也发现了其在计算高跨音及超音速压气机时存在的问题,从而界定了本程序的适用范围,并对解决计算高跨音及超音速压气机时存在的问题提出了几点思路。