多級壓氣機三維流場數值模擬研究.pdf

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

2、uent,采用結構化/非結構化的混合網格類型,以三維時均Navier-Stokes方程和標準的κ-ε兩方程湍流模型為基礎,采用SIMPLE算法,對軸向蝸殼的系統(tǒng)進行全流道三維數值模擬。
　　 對于壓氣機通流部分,基于三維粘性流動計算軟件Numeca,采用Jameson的有限體積差分格式并結合Spalart-Allmaras湍流模型對相對坐標系下的三維雷諾平均納維斯托克斯方程進行求解,采用顯式四階Runge-Kutta法時間推進以

3、獲得定常解。為提高計算效率,采用了多重網格法、當地時間步長和殘差光順等加速收斂措施。重點分析了不同轉速下近失速點,最高效率點和近阻塞點等幾個典型工況點的流場特性。并對于計算中經常遇到的問題:葉頂間隙和附面層轉捩兩個問題對壓氣機性能的影響進行了對比分析,通過對比得出:間隙內的流動使得轉子葉頂處出口相對氣流角有較大的改變,從而使得轉子的做功能力下降,效率和壓比均降低,在計算中去掉間隙后,壓氣機的流量,效率都會增加,由于改變了實際模型的結構,