【摘 要】
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燃气轮机在国防、工业领域有着重要作用,为了进一步提高其性能必须深入了解各类叶轮机械内部流动特点。目前研究燃气轮机内部流动情况的方法主要分为实验方法与数值仿真方法。其中数值仿真方法因其对硬件的要求较低,能减少反复实验导致的高额花费等优点得到了广泛地使用。本文从数值仿真的原理出发,自编流场求解程序,并用该程序对多种叶轮机械的流场进行求解。本文主要研究内容如下:1、本文采用偏微分形式的雷诺平均Navie
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燃气轮机在国防、工业领域有着重要作用,为了进一步提高其性能必须深入了解各类叶轮机械内部流动特点。目前研究燃气轮机内部流动情况的方法主要分为实验方法与数值仿真方法。其中数值仿真方法因其对硬件的要求较低,能减少反复实验导致的高额花费等优点得到了广泛地使用。本文从数值仿真的原理出发,自编流场求解程序,并用该程序对多种叶轮机械的流场进行求解。本文主要研究内容如下:1、本文采用偏微分形式的雷诺平均Navier-Stokes方程描述叶轮机械内部流动,并采用q-ω双方程湍流模型实现方程的封闭;分别采用AUSM+-up格式离散对流项,采用中心差分格式离散粘性项,采用LU-SGS隐式方法求解离散后的代数方程组,开发了一款适用于叶轮机械内部流动的求解程序;2、使用该程序与NUMECA商业软件求解NASA Rotor 37轴流式压气机算例,验证程序计算的准确性,随后使用该程序计算某型号离心压气机算例,研究这两种压气机的内部流动。结果表明本文中的程序计算结果能够较好地反映压气机工作中气流的气动参数变化,而且该程序可以用于处理气体流动分离等复杂流动问题;3、将该求解程序应用于某两级气冷涡轮内部流动仿真,计算结果与ANSYS-CFX对比,验证了求解程序对涡轮内部流动的预测能力;以NASA某一级涡轮冷态试验为算例,分别进行了涡轮级非定常流动以及进口温度畸变对涡轮内部流场影响研究,由于旋转的作用,动叶表面气动参数呈周期性变化,而涡轮进口温度分布不均匀对涡轮气动性能影响较小,沿着流动方向,进口热斑逐渐发展,对传热的影响较大。
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