叶根倒角及边界层转捩对离心叶轮气动性能的影响

论文摘要

本文分别以一个低压比和一个高压比离心叶轮为研究对象,采用比利时NUMECA流体软件FINE/TURBO软件包,数值分析了动叶根部加倒角对叶轮流场气动性能的影响,并研究边界层转捩的影响。在不考虑转捩影响的前提下,采用全湍流SA模型数值分析不同工况下动叶根部有无倒角时气动性能的差别,并与实验数据做比较,结果表明:根部倒角的存在会使流量减小,倒角越大,通流量也越小;压比和效率均有所下降;倒角使叶根附近流动参数分布发生明显变化。在全湍流的基础上引入AGS转捩模型,计算出不同工况下边界层的转捩位置,分析其气动性能的变化,并与实验结果及全湍流模型的模拟结果进行比较,结果表明:考虑边界层转捩后的模拟值更接近实验值,总体性能参数较全湍流模型有所提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 叶轮机械内部流动现状
• 1.2.1 物理模型及数值方法
• 1.2.2 实验研究现状及进展
• 1.3 离心压缩机级内流动研究现状及问题
• 1.4 本文主要内容
• 第二章 数值求解方法
• 2.1 控制方程
• 2.2 湍流模型
• 2.3 方程组的离散
• 2.3.1 空间离散
• 2.3.2 时间离散
• 2.4 隐式残差光顺
• 2.5 多重网格及全多重网格
• 2.5.1 多重网格
• 2.5.2 循环方式
• 2.6 收敛准则
• 第三章 叶根倒角对离心叶轮气动性能的影响
• 3.1 引言
• 3.2 研究模型及网格
• 3.2.1 低压比模型及网格
• 3.2.2 高压比模型及网格
• 3.3 计算方法
• 3.4 计算结果与分析
• 3.4.1 低压比倒角分析
• 3.4.1.1 性能曲线
• 3.4.1.2 叶轮出口参数
• 3.4.1.3 静压分布
• 3.4.1.4 叶轮内部流动分析
• 3.4.2 高压比倒角分析
• 3.4.2.1 堵塞流量比较
• 3.4.2.2 性能曲线
• 3.4.2.3 流场参数
• 3.5 本章小结
• 第四章 边界层转捩对离心叶轮气动性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 数值方法
• 4.2.1 Abu-Ghannam & Shaw 模型
• 4.2.2 间歇因子定义
• 4.3 计算结果及分析
• 4.3.1 低压比转捩分析
• 4.3.1.1 性能曲线比较
• 4.3.1.2 间歇因子
• 4.3.1.3 Cf 和极限流线
• 4.3.1.4 出口周向平均参数
• 4.3.1.5 不同叶高约减静压（Pr）分布
• 4.3.2 高压比转捩分析
• 4.3.2.1 间歇因子
• 4.3.2.2 Cf 等值线分布
• 4.3.2.3 横截面马赫数等值线分布
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表论文和参加科研情况