多級壓氣機(jī)三維流場數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著計(jì)算流體力學(xué)和現(xiàn)代優(yōu)化計(jì)算方法的飛速發(fā)展,葉輪機(jī)械的數(shù)值模擬技術(shù)得到了快速發(fā)展。但是多級壓縮機(jī)的數(shù)值模擬仍然是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域,發(fā)展一套在計(jì)算速度和精度上都滿足工程設(shè)計(jì)需要的氣動數(shù)值模擬方法是非常必要的。
　　 為滿足壓氣機(jī)工程設(shè)計(jì)對三維粘性流體力學(xué)計(jì)算軟件的要求,本文研究了針對多級壓氣機(jī)的三維粘性流場計(jì)算方法,對某型多級壓氣機(jī)進(jìn)行了氣動性能計(jì)算。
　　 對于壓氣機(jī)進(jìn)排氣渦殼部分,基于三維粘性流動計(jì)算軟件Fl

2、uent,采用結(jié)構(gòu)化/非結(jié)構(gòu)化的混合網(wǎng)格類型,以三維時(shí)均Navier-Stokes方程和標(biāo)準(zhǔn)的κ-ε兩方程湍流模型為基礎(chǔ),采用SIMPLE算法,對軸向蝸殼的系統(tǒng)進(jìn)行全流道三維數(shù)值模擬。
　　 對于壓氣機(jī)通流部分,基于三維粘性流動計(jì)算軟件Numeca,采用Jameson的有限體積差分格式并結(jié)合Spalart-Allmaras湍流模型對相對坐標(biāo)系下的三維雷諾平均納維斯托克斯方程進(jìn)行求解,采用顯式四階Runge-Kutta法時(shí)間推進(jìn)以

3、獲得定常解。為提高計(jì)算效率,采用了多重網(wǎng)格法、當(dāng)?shù)貢r(shí)間步長和殘差光順等加速收斂措施。重點(diǎn)分析了不同轉(zhuǎn)速下近失速點(diǎn),最高效率點(diǎn)和近阻塞點(diǎn)等幾個(gè)典型工況點(diǎn)的流場特性。并對于計(jì)算中經(jīng)常遇到的問題:葉頂間隙和附面層轉(zhuǎn)捩兩個(gè)問題對壓氣機(jī)性能的影響進(jìn)行了對比分析,通過對比得出:間隙內(nèi)的流動使得轉(zhuǎn)子葉頂處出口相對氣流角有較大的改變,從而使得轉(zhuǎn)子的做功能力下降,效率和壓比均降低,在計(jì)算中去掉間隙后,壓氣機(jī)的流量,效率都會增加,由于改變了實(shí)際模型的結(jié)構(gòu),