叶轮机械三元流理论.ppt

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1、透平机械三元流理论及其设计方法的研究第一章绪论1-1研究内容考虑三维流动效应的叶轮机械计算理论与设计方法研究叶轮机械内的流动特点内容：§1-1研究内容-叶栅内的流动特点第一章绪论§1-1研究内容-叶栅内的流动特点第一章绪论§1-1研究内容-叶栅内的流动特点第一章绪论§1-1研究内容-叶栅内的流动特点第一章绪论§1-1研究内容-叶栅内的流动特点第一章绪论§1-1研究内容-叶栅内的流动特点第一章绪论§1-1研究内容-叶栅内的流动特点叶栅流动的计算方法三维、粘性、非定常多组分、多相、气液、气固有传热、相变复杂的涡系、多尺度流

2、动空间三维NS方程组三维Euler方程组§1-1研究内容-叶栅内的流动特点三维方程的各种简化一元流动研究内容考虑流动三维特性的透平机械计算理论及设计方法。§1-1研究内容计算理论Euler方程§1-1研究内容-计算理论一元流动计算方法计算理论§1-1研究内容-计算理论N-S方程CFD三元流动定常求解CFD三元流动非定常求解转捩与湍流模型设计方法1.可控子午型面2.非均匀端壁3.可控涡，自由涡4.弯叶片5.3D设计可控扩散叶型仿生叶型“鱼头”，“海豚”非定常§1-1研究内容-设计方法几何参数几个种要概念一．跨叶截面（叶型

3、，S1）二．子午型面（子午流道，S2）三．侧型面§1-1研究内容§1-2研究历史一．十九世纪一元流、平均截面一元流计算，直叶片二．二十世纪四十年代载荷增大，叶片高度增加导致直叶片效率降低简单径平衡方程，不考虑径向分速，但考虑参数沿叶高的变化，出现等环量，等出气角，等密流，等反动度等设计方法。参数沿轴向，径向变化，从一元到二元，直叶片---扭叶片§1-2研究历史§1-2研究历史三．两类流面理论，流面，准三元计算（1）无穷多叶片理论（2）理想流体的三元流普遍理论（吴仲华）功率增加，下降，圆柱面流动假设极不准确，详细地考虑到

4、了流动的斜率与曲率对流场的影响。考虑参数沿叶高的变化流面理论流函数法原参数Euler方程流面平均可控涡等设计方法§1-2研究历史§1-2研究历史四．三元粘性（最近十~十五年）Euler方程对准三元，三元粘性流计算的贡献计算机及计算速度，数值方法的影响五．三元非定常粘性流软件包TASCFlow，CFX4.2，CFX5.7-11.0Numece(6.2,7.2,8.1)Fluent(5.0,6.1,6.18,6.3)Hit3D……(Euler,NS,非定常)§1-2研究历史§1-2研究历史六．计算流体力学与计算机的飞速发展

5、19924M19948M19958X4=64M1997128M19980.5G20021.5Gwin322G，win2003-X64〉64GwinXP-64§1-2研究历史Rampant3.1Fluent/UNS3/4Fluent51995TIME2001Fluent6ComputingTrends–FLUENTPerformance(1995-2001)118xgaininthisperiodExpectanother100xgaininthenext5-6years从1995－2001年由于硬件技术及数值求解技术的

6、发展使FLUENT计算性能提高118倍（其中硬件10倍、软件12倍）§1-3设计思想可控子午型面可控涡弯叶片掠叶片3D设计可控扩散叶型仿生叶型“鱼头”，“海豚”非定常§1-4气体在叶栅内的流动基本概念流线、极限流线壁面摩擦力线分离线再附线节点（分离节点，再附节点，螺旋节点）鞍点分离的类型：开式分离、闭式分离