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《繞流粗糙表面二維邊界層流場的數(shù)值模擬分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文繞流粗糙表面二維邊界層流場的數(shù)值模擬分析TheNumericalSimulationoftheTwo·-dimensionalBoundaryLayeroverRoughSurfaces學(xué)號：21004170完成日期：2013—5—5大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明㈣刪7996作者鄭重聲明o．所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，也不包含其他已申請學(xué)位或其他用途使用過的成果。與我一同工
2、作的同志對本研究所做的貢獻均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。若有不實之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。學(xué)位論文題目：縫盔醬逝蘭絲型整幽邀巍婦作者簽名：壘筐復(fù)日期：翌＆年—L月—L日大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要葉輪等關(guān)鍵零部件已廣泛應(yīng)用于航空航天、能源動力等行業(yè)部門。在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，在大雷諾數(shù)情況下，繞流葉片粗糙表面流動的空氣動力性能會發(fā)生一定的改變，而國內(nèi)外在此方面的相關(guān)研究工作尚少，因此研究粗糙表面對整體流動的氣動性能影響存在重要意義。基于此，本文以均勻排列的具有圓形截面的粗糙度單元組成的粗糙表面為研究對象，分析粗糙表面對氣體流動的影響。首先，針對繞流粗糙表面的流動問題采
3、用了邊界層與無粘勢流匹配的數(shù)值模擬方法展開分析，并應(yīng)用了成熟的二維湍流邊界層流動偏微分控制方程表述該流動。其次，應(yīng)用改進的Illingsworth變換將控制方程從物理平面轉(zhuǎn)換到計算平面，并采用隱式的有限差分法對轉(zhuǎn)換后的偏微分方程組進行離散。通過Illingsworth坐標(biāo)變換，控制方程被轉(zhuǎn)換為易求解的形式。同時，在計算平面內(nèi)各向尺度被放大，與物理平面相比，沿流向，湍流邊界層厚度增長趨勢變得緩和，從而有助于提高計算精度。在數(shù)值計算中，速度、溫度等主要變量對橫坐標(biāo)的一階偏導(dǎo)采用了兩點向后差分格式，其對縱坐標(biāo)的一階及二階偏導(dǎo)都采用了三點拉格朗日插值型求導(dǎo)公式，由此獲得了非線性化的代數(shù)方
4、程組，在此基礎(chǔ)上給出了穩(wěn)定的數(shù)值求解算法。再次，采用代數(shù)法生成了矩形網(wǎng)格，并編制了繞流粗糙表面的二維湍流邊界層流場的計算程序。結(jié)合二維湍流邊界層流動的特點，網(wǎng)格節(jié)點間距靠近壁面處取較小值，離壁面遠(yuǎn)處逐漸加大，既提高了計算精度，又提高了計算效率。最后，利用計算程序?qū)@流粗糙表面的二維邊界層流場進行了數(shù)值模擬分析。計算結(jié)果表明粗糙表面對繞流其本身的氣體流動有較為顯著的影響，而且粗糙度單元的高度、直徑、間距等特征參數(shù)的變化也會引起氣動特性的變化。關(guān)鍵詞：粗糙表面；湍流邊界層；有限差分；拉格朗日插值；特征參數(shù)TheNumericalSimulationoftheTwo—dimension
5、alBoundaryLayeroverRoughSurfacesAbstractSomekeypartssuchasimpellersarewidelyusedinthefieldsofaerospace，energypower，etc．Inpracticalapplications，itisfoundthatthesurfacetopographiesofthesepartshaveacertaininfluenceontheaerodynamicperformanceoftheflowundertheconditionofthelargeReynoldsnumber．Howe
6、ver，theresearchesonthisfieldareverylimited．Itisverynecessarytostudytheinfluenceofroughsurfaceontheaerodynamicperformanceofparts．Inthiscase，thispaperinvestigatestheinfluenceofarrayroughnesselementswithcircularcrosssectionsonthegasflow．First,thenumericalsimulationmethodthatboundarylayercombined
7、withinviscidpotentialflowisutilizedtostudytheflowovertheroughsurface，andadevelopedtwo—dimensionalboundarylayerpartialdifferentialgoverningequationsareusedtodescribetheflowovertheroughsurface．Secondly，thegoverningequationsaretransformedfromthe
