多級軸流葉輪機械內流場的隱式高精度高分辨率數(shù)值模擬.pdf

1、為進一步發(fā)展和完善多級軸流葉輪機械內三維紊流流場的數(shù)值模擬技術，本文圍繞該領域內的若干關鍵問題展開了研究。首先推導得出了不受坐標系限制的張量形式的流體運動學基本方程組。引入正交曲線坐標系以及拉梅系數(shù)，將張量形式的方程組展開到相對圓柱坐標下并投影到計算空間上。在此基礎上，推導得出了矢通量按正負特征值分裂以后的亞通量的統(tǒng)一形式，不僅簡化了計算程序，而且為使用現(xiàn)代先進數(shù)值格式打下了基礎。分析了現(xiàn)代先進數(shù)值格式的構造原則。將高分辨率的三階ENN

2、格式應用于三維葉柵紊流流場的數(shù)值模擬，并結合無矩陣求逆運算的LU-SGS隱式解法提高了計算速度，使得葉柵內復雜流動的數(shù)值模擬問題在精度和計算效率兩個方面均有較好的效果。 本文參考動靜干涉面處理的“混合平面法”，討論了動靜干涉面處理應該保證的兩個問題：流動參數(shù)的守恒型和流動參數(shù)的上下游相互傳遞。以此為出發(fā)點，構造了兩大類動靜干涉面處理模型，即：動靜干涉面重合處理模型及動靜干涉面重疊處理模型。通過算例計算檢驗，驗證了本文所發(fā)展的這

3、兩大類干涉面處理模型的可行性。對網(wǎng)格生成中需要注意的若干關鍵問題進行了討論和分析，結合本文研究對象，提出了相應的網(wǎng)格生成方法。利用VC++開發(fā)了一套適用于葉輪機械內流場數(shù)值計算的界面化網(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上，結合本文所設計的串行分區(qū)計算流程，較完整地建立了多級軸流葉輪機械內三維紊流流場數(shù)值模擬系統(tǒng)。通過對