【摘 要】
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多级叶轮机械的内部流动本质上是非定常的,然而对多级流动进行完全非定常数值模拟需要的计算时间非常长,不能满足日常气动设计的需要,因此用定常模拟手段并对多级叶片排的非
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多级叶轮机械的内部流动本质上是非定常的,然而对多级流动进行完全非定常数值模拟需要的计算时间非常长,不能满足日常气动设计的需要,因此用定常模拟手段并对多级叶片排的非定常影响加以考虑成为发展高性能叶轮机械的重要研究方向.该文首先采用求解Navier-Stokes方程的方法和双时间步方法,对三个叶片排的二维叶栅进行非定常时间精确模拟,探索多级叶片排之间的非定常流动现象和非定常效应的影响.然后对目前用于多级定常模拟的几种界面掺混办法进行质量、动量和能量守恒性以及熵增的比较,针对这些界面掺混方法所遇到的问题,引入无反射边界处理方法,得到了一种较好的界面掺混处理方法.该文从Navier-Stokes方程出发,采用密度加权的系综平均和时间平均的方法,得出时均N-S方程,时均方程中含有表示流动非定常性的时均相关项.研究了非定常流场几种不同的时间平均处理方法以及时间确定应力,并在定常模拟中考虑时均相关项的影响.通过考虑叶片排交界面处流动的周向不均匀性,进一步完善了界面掺混处理方法.数值计算结果表明,该文得到的界面掺混方法能很好地保持交界面前后的质量、动量和能量的守恒,并且有效地减小了交界面处的数值熵增,可以用于叶轮机械多排定常流场的计算.
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