多級(jí)軸流葉輪機(jī)械內(nèi)流場(chǎng)的隱式高精度高分辨率數(shù)值模擬.pdf

1、為進(jìn)一步發(fā)展和完善多級(jí)軸流葉輪機(jī)械內(nèi)三維紊流流場(chǎng)的數(shù)值模擬技術(shù)，本文圍繞該領(lǐng)域內(nèi)的若干關(guān)鍵問(wèn)題展開(kāi)了研究。首先推導(dǎo)得出了不受坐標(biāo)系限制的張量形式的流體運(yùn)動(dòng)學(xué)基本方程組。引入正交曲線坐標(biāo)系以及拉梅系數(shù)，將張量形式的方程組展開(kāi)到相對(duì)圓柱坐標(biāo)下并投影到計(jì)算空間上。在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)得出了矢通量按正負(fù)特征值分裂以后的亞通量的統(tǒng)一形式，不僅簡(jiǎn)化了計(jì)算程序，而且為使用現(xiàn)代先進(jìn)數(shù)值格式打下了基礎(chǔ)。分析了現(xiàn)代先進(jìn)數(shù)值格式的構(gòu)造原則。將高分辨率的三階ENN

2、格式應(yīng)用于三維葉柵紊流流場(chǎng)的數(shù)值模擬，并結(jié)合無(wú)矩陣求逆運(yùn)算的LU-SGS隱式解法提高了計(jì)算速度，使得葉柵內(nèi)復(fù)雜流動(dòng)的數(shù)值模擬問(wèn)題在精度和計(jì)算效率兩個(gè)方面均有較好的效果。 本文參考動(dòng)靜干涉面處理的“混合平面法”，討論了動(dòng)靜干涉面處理應(yīng)該保證的兩個(gè)問(wèn)題：流動(dòng)參數(shù)的守恒型和流動(dòng)參數(shù)的上下游相互傳遞。以此為出發(fā)點(diǎn)，構(gòu)造了兩大類(lèi)動(dòng)靜干涉面處理模型，即：動(dòng)靜干涉面重合處理模型及動(dòng)靜干涉面重疊處理模型。通過(guò)算例計(jì)算檢驗(yàn)，驗(yàn)證了本文所發(fā)展的這

3、兩大類(lèi)干涉面處理模型的可行性。對(duì)網(wǎng)格生成中需要注意的若干關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了討論和分析，結(jié)合本文研究對(duì)象，提出了相應(yīng)的網(wǎng)格生成方法。利用VC++開(kāi)發(fā)了一套適用于葉輪機(jī)械內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算的界面化網(wǎng)格生成軟件，可以生成平面葉柵、直列葉柵和三維通道葉柵的計(jì)算網(wǎng)格，具有較多的控制參數(shù)，能夠快速高效且直觀地生成網(wǎng)格。 在上述一系列研究工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合本文所設(shè)計(jì)的串行分區(qū)計(jì)算流程，較完整地建立了多級(jí)軸流葉輪機(jī)械內(nèi)三維紊流流場(chǎng)數(shù)值模擬系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)