通流模型在组合压气机设计与分析中的应用

发布时间：2017-09-21 01:06

  本文关键词：通流模型在组合压气机设计与分析中的应用

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【摘要】：由于计算流体力学的出现和三维N-S方程计算软件的发展,通流方法逐渐退出一枝独秀的叶轮机械设计舞台,变成现代设计工具链中的一员。但是,通流方法还是现代压气机和涡轮设计过程的基石,还是设计者们的最重要工具。传统通流方法已经无法适应现代航空风扇/压气机的设计和分析要求,基于周向平均Navier-Stokes方程的现代通流方法应运而生。本文以基于周向平均Navier-Stokes方程的通流理论为基础,首先推导了通流模型的控制方程,并介绍了控制方程中未知项的模化方法。随后对通流模型中控制方程的数值解法的选择及应用展开讨论,并以经典的“零压力梯度下平板附面层发展”算例和“跨音速凸包”算例验证数值解法的正确性。最终完成通流计算软件和通流预处理软件的编译。依次选取了“NASA Rotor 67”,“某3.5级轴流压气机”,“Krain离心叶轮”和“某轴流-离心组合压气机”作为算例对通流计算软件和通流预处理软件进行了校核。计算结果表明,本文的通流计算软件具备快速生成风扇/压气机特性线和分析风扇/压气机子午面流场信息的能力,通流预处理软件则能够快速精确生成通流计算软件所需的所有输入条件。
【关键词】：通流计算 压气机 周向平均 模型
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V233
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-11
• 缩略词11-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究背景及意义12-14
• 1.2 通流模型14-18
• 1.2.1 传统通流模型15
• 1.2.2 基于周向平均Euler方程的通流模型15-17
• 1.2.3 基于周向平均N-S方程的通流模型17-18
• 1.3 本文主要工作18-19
• 第二章 控制方程19-37
• 2.1 控制方程组21-24
• 2.2 通流计算中的模型24-35
• 2.2.1 Baldwin-Lomax模型24-29
• 2.2.1.1 内层24-28
• 2.2.1.2 外层28-29
• 2.2.1.3 尾迹29
• 2.2.2 无粘叶片力模型29-31
• 2.2.2.1 堵塞项29-30
• 2.2.2.2 流体偏转项30-31
• 2.2.3 粘性叶片力模型31-33
• 2.2.4 非设计状态下落后角和损失的关联33-35
• 2.2.4.1 参考攻角33-34
• 2.2.4.2 非设计状态的落后角和损失34-35
• 2.3 最终控制方程35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 控制方程的数值解法37-52
• 3.1 有限体积法37-39
• 3.2 通量的空间离散39-43
• 3.2.1 无粘通量的空间离散39-42
• 3.2.2 粘性通量的空间离散42-43
• 3.3 控制方程的时间推进43
• 3.4 定解条件43-46
• 3.4.1 初始条件43-44
• 3.4.2 边界条件44-46
• 3.4.2.1 进口边界条件44
• 3.4.2.2 出口边界条件44-45
• 3.4.2.3 壁面边界条件45-46
• 3.5 通流预处理软件46-51
• 3.5.1 网格46-48
• 3.5.2 中弧线48-50
• 3.5.3 堵塞系数50-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第四章 基于周向平均N-S方程通流模型的验证52-68
• 4.1 零压力梯度下平板附面层发展52-53
• 4.2 跨音速凸包53-57
• 4.3 NASA Rotor 6757-61
• 4.4 某 3.5 级轴流压气机61-63
• 4.5 Krain离心叶轮63-65
• 4.6 某组合压气机65-67
• 4.7 本章小结67-68
• 第五章 结论与展望68-69
• 5.1 本文主要工作总结68
• 5.2 研究展望68-69
• 参考文献69-75
• 致谢75-76
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文76-77
• 附录A 方程推导77-93
• A.1 柱坐标系下的N-S方程组77-79
• A.2 N-S方程组的雷诺平均79-82
• A.3 N-S方程组的无量纲化82-85
• A.4 N-S方程组的周向平均85-88
• A.5 一般曲线坐标系下的N-S方程组88-93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 刘大响;航空动力发展的历史性机遇[J];航空发动机;2005年02期

2 朱荣国;使用非正交曲线座标与速度分量S_2流面反问题流场线松弛解[J];工程热物理学报;1980年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 郑华盛;流体力学高精度数值方法研究[D];南京航空航天大学;2005年

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本文编号：891457