任晓栋
,
顾春伟
工程热物理学报
高精度数值方法在求解对流-扩散问题时一般会在解的间断处引入非物理数值振荡并导致求解不稳定.为了抑制间断解附近的非物理振荡,本文开发了一种适用于任意网格的紧致限制器.该限制器通过局部线性重构估计数值解的局部最大值和最小值,并将单元节点值限制在该范围内,抑制非物理振荡并保证数值稳定性.通过现今常用的分层限制思想,可将该限制器推广到任意高次多项式近似情况.文中基于间断有限元方法对该限制器进行了阐述,并通过一些典型算例对该限制器进行了验证,结果表明,该限制器具有紧致、保持空间精度和有效抑制非物理振荡的优点.
关键词:
间断有限元
,
紧致
,
限制器
,
Taylor基函数
,
非结构网格
李博
,
顾春伟
,
肖耀兵
,
李孝堂
,
刘太秋
工程热物理学报
基于一套S2流面流线曲率法通流计算程序对某五级轴流压气机进行了性能分析.该程序在包含常用的叶珊特性计算模型的同时,为了反映压气机内部复杂流动的影响,引入了考虑到端壁剪切力修正的径向掺混模型和能够根据不同工况激波结构计算损失的复杂激波模型.通过与实验数据的对比结合CFD计算结果,表明该程序能够基本准确预测某五级轴流压气机的运行特性和气动布局参数,验证了该压气机性能基本达到设计要求.同时为该压气机进一步优化提供了参考.
关键词:
压气机
,
轴流
,
多级
,
通流
秦臻
,
郑文涛
,
李雪松
,
顾春伟
工程热物理学报
本文通过对某型车用加温器风机进行CFD模拟计算,研究了风机工作性能.风机叶片布置的不合理造成了较大的攻角损失,同时在槽道内形成大尺度槽道旋涡,造成较大的总压损失,以及出口周向等方向上的不均匀.风机流道的设计对风机性能产生了较大的影响,通过改变出口后面空腔的大小,可以一定程度上改善流动,降低总压损失.
关键词:
加温器
,
风机
,
性能
顾春伟
,
薛耀华
,
邓暤
,
马文生
工程热物理学报
本文提出了将压气机系统性抽气与改善流道内部边界层流动相结合的方法,以提高压气机抽气级的性能.以某多级轴流压气机为例,采用数值模拟的方式讨论了压气机静叶吸力面抽气的可行性.通过不同抽气流量下3个算例计算结果的比较分析,证明了通过静叶吸力面抽气改善叶片性能和流动状况是可行的.
关键词:
多级轴流压气机
,
静叶吸力面抽气
,
数值模拟
任晓栋
,
顾春伟
工程热物理学报
本文以正在建设的1.5级跨音压气机试验台所采用的压气机为研究对象,利用NUMECA软件计算了该压气机在不同转速下的特性曲线,并在设计转速下,对其内部流场进行了分析研究.研究表明:激波位置和强度随压气机运行工况的变化而变化;在近失速工况和堵塞工况时,压气机内部流动出现分离;在设计工况时,压气机内部流动状况良好.上述结论,可以为试验台建设中,探头位置的确定和激光测窗位置的选取等提供指导和帮助.此外,该算例作为一盲解,将来同实验结果对比后,可以用来检验和校准CFD程序,为国内F级燃机设计平台的建设打下良好的基础.
关键词:
跨音压气机
,
弓形激波
,
通道激波
,
流动分离
顾春伟
,
奉凡
,
李雪松
,
陈美兰
工程热物理学报
本文运用分离涡模拟(DES)方法研究了不同工况下压气机亚音转子的流动情况,分析了其时均与瞬时流场中顶部间隙泄漏流动和根部角区的流动分离.通过与S-A模型计算结果的对比表明,DES模型在模拟顶部泄漏流动及二次泄漏、泄漏流在转子下游与尾迹的干涉时能够捕捉到更强的旋涡结构,在模拟转子根部角区的分离时也能获得更为丰富的流动现象.对不同工况的DES计算表明负荷的上升会使泄漏涡形成的位置向上游移动,从而导致并加剧二次流动,并对叶栅下游泄漏涡与尾迹的干涉产生影响.对设计工况下瞬时流场的分析表明,泄漏涡在叶栅下游体现出周期性的强弱变化,近叶根分离区也体现出明显的非定常性.
关键词:
分离涡模拟(DES)
,
泄漏流
,
分离
,
非定常
邓皞
,
顾春伟
,
薛耀华
,
马文生
工程热物理学报
燃气轮机的压气机抽气配管是燃气轮机设计以及运行使用中的一个重要环节,是一组连接燃气轮机压气机和透平的通流部件.它从压气机的某几级中抽取一部分压缩气体通入透平或其后排气通道.本文通过数值模拟的方法研究了压气机抽气级的流动特性,考察了抽气流量和抽气槽角度对压气机主流流场的影响.
关键词:
压气机
,
抽气
,
数值模拟
李雪松
,
顾春伟
工程热物理学报
将分离涡模拟方法应用于高雷诺数压气机静叶有大分离的复杂流动计算中,研究该方法对分离的模拟能力.采用约280万网格,SA计算仅能得到定常结果.DES计算在叶片中部小分离区域,所得到的非定常波动较弱,尾迹掺混略慢于SA,结果整体上与SA类似.在叶片端壁附近有大分离的区域,DES结果捕捉到了明显的非定常现象与压力波动,计算表明吸力面涡脱落会加强掺混,而端壁分离则会加强尾迹.另外,DES计算比SA更详细地描述了涡结构.这表明DES有比SA更好的模拟大分离的能力.计算结果也加深了对静叶角涡与尾迹发展的认识.
关键词:
分离涡模拟
,
压气机静叶
,
大分离
,
尾迹
纪星星
,
顾春伟
,
刘红
,
李朝坤
工程热物理学报
热力循环计算是燃气轮机性能分析和设计的重要手段.随着燃气轮机热力循环参数不断提高,热力循环计算必须要能对变工况下透平冷气需求量作出准确的估计,并考虑冷气在燃气轮机循环各环节的影响.本文基于适用于多轴燃气轮机热力循环计算模型,引入混合模型,结合气体掺混的Hartsel模型,建立了带冷却模型的热力循环计算模型.对某三轴MW级燃气轮机的变工况性能进行计算,通过与简化冷却模型的计算结果及实验数据的比较、分析,表明考虑混合模型的热力循环计算结果与实验数据具有更好的一致性.
关键词:
热力循环
,
冷却模型
,
气体掺混
宋寅
,
顾春伟
工程热物理学报
叶片型线曲率,特别是前缘的曲率不连续现象对于压气机叶型损失有较大影响.针对前缘形状对压气机叶型损失的影响开展数值模拟研究,原始叶型的前缘为圆弧形,数值模拟结果表明吸力面前缘分离诱导层流边界层转捩,叶型总压损失显著增大.使用曲率连续的叶片前缘后,消除了小冲角工况下前缘的分离泡,推迟了叶型损失的增大.而在冲角较大的工况,使用曲率连续前缘的叶片尽管也产生了前缘分离泡,但是能够有效减小分离泡的大小,因此叶型在大冲角工况下的损失同样得到降低.
关键词:
前缘
,
曲率连续
,
压气机
,
分离泡
,
叶型损失
