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《葉輪機三維非定常流動數(shù)值模擬的研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第22卷第1期航空學報Vol.22No.12001年1月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAJan.2001文章編號:1000-6893(2001)01-0010-05葉輪機三維非定常流動數(shù)值模擬的研究鄒正平,徐力平(北京航空航天大學404教研室,北京100083)NUMERICALSTUDYOFTHE3-DUNSTEADYFLOWINTURBOMACHINERYSTAGESZOUZheng-ping,XULi-ping(Faculty404,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing1
2、00083,China)摘要:利用數(shù)值模擬手段對壓氣機內部非定常流場進行了初步研究,在數(shù)值模擬中引進了雙重時間步方法。研究和討論了物理時間步長及網(wǎng)格尺寸對計算結果的影響,給出了葉輪機通道中非定常流動的部分流動圖畫,并對非定常流場進行了初步的分析。關鍵詞:雙重時間步方法;非定常流動;葉輪機械中圖分類號:V231.3文獻標識碼:AAbstract:Theapplicationoftheimplicitdualtimestepapproachtothepredictionofthree-dimensionalunsteadyflowthroughthestageofcompressoris
3、presented,andtheeffectsofmeshdensityandrealtimesteponthesimulatedresultsareinvestigated.Thenumericalresultsshowthattheeffectofmeshdensityandrealtimestepislarger,andtherearecomplexunsteadyflowstructuresinthebladepassages.Keywords:dualtimestepapproach;unsteadyflow;turbomachinery葉輪機械內部流動是工程實踐中的最復雜
4、流1數(shù)值方法動之一。它本質上是三維非定常復雜流動;不僅邊界層流動具有三維性,存在層流區(qū)、轉捩區(qū)、湍流本文工作是在原有Denton三維粘性定常程[13]區(qū)以及激波與邊界層干涉、流動分離等現(xiàn)象;主流序基礎上發(fā)展起來的,隱式雙重時間步方法的亦為旋渦流動(如泄漏渦、馬蹄渦、通道渦、刮削渦主要思想是:在控制方程中引入虛擬時間項,在計以及尾跡渦等各種渦系)所控制,以三維剪切流動算中物理時間步迭代求真實解,而每一物理時間為主要特征;同時還存在動靜干涉等非定常作用。步內,則利用虛擬時間步迭代直至收斂。近年的研究表明,非定常的流動特性有可能對系絕對柱坐標系下三維N-S方程的積分形式[1～4]統(tǒng)性能產(chǎn)生
5、較大的影響。其中非定常流動不可寫為[5]僅會給系統(tǒng)帶來不利的影響,也具有改善系統(tǒng)QdV+{Fnx+(G-Qvmg)nq+性能的潛力[6]。非定常流動的研究,不但可以幫助tvA人們了解流動的規(guī)律,更重要的是為人們的設計Hnr}dA=(Si+Sv)dV(1)[7]v提供指導,如Clocking等現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和利用。隱式雙重時間步方法即在方程(1)中引入虛數(shù)值模擬作為非定常流動研究的重要手段之擬時間項,如式(2)所示一,近年來得到長足發(fā)展。目前人們已經(jīng)可以對葉[8～11]輪機非定常流場進行三維粘性數(shù)值模擬,然QdV+QdV+{Fnx+vtvA而,有些問題還
6、需進一步解決,計算所需時間和對(G-Qvmg)nq+Hnr}dA=(Si+Sv)dV計算資源的需求過大就是其中之一。Jameson于v90年代發(fā)展了隱式雙重時間步方法(Implicit(2)dualtimestepapproach),使得計算速度大大加在求解中,時間方向上對虛擬時間步迭代求[12]快。本文將隱式雙重時間步方法應用到葉輪機解至非定常源項為零,則方程(2)為一非定常精確非定常流場的計算中,研究了網(wǎng)格密度和物理時[11]方程,其解為非定常流動解。間步長對計算結果的影響,并對葉輪機內部非定2邊界處理常流場進行了初步的研究和探索。采用簡化方法,即保證葉片堵塞一致,按一定收
7、稿日期:1999-04-19;修訂日期:2000-01-21文章網(wǎng)址:http://www.hkxb.net.cn/hkxb/2001/01/0010/[15,16]比例縮放葉片,如Dawes等。Arnone和第1期鄒正平等:葉輪機三維非定常流動數(shù)值模擬的研究11Pacciani曾應用二維N-S方程對一級渦輪進行計表1迭代步數(shù)比較算[17],他們根據(jù)準確的柵距比將通道數(shù)目近似為Table1Comparisonofsteps不同的整數(shù),結果表明葉片的柵距調整
