径流式叶轮机械三维复杂流动的数值研究

摘要

近年来，叶轮-蜗壳复杂几何体的耦合计算问题已经逐步成为叶轮机械气体动力学领域研究的热点问题之一。与轴流式叶轮机械相比，径流式叶轮机械内部的流动更为复杂，亟待解决的问题更多。本文以某含斜流叶轮与蜗壳一体的斜流式风机进行整机计算，应用适合于叶轮机械内部复杂流动求解的有效数值模拟工具，选用实用的湍流模型，对径流式叶轮机械内部三维复杂流动进行系统深入的研究分析，开展了以下几个方面的工作： 给出了相对坐标系下三维流场Navier-Stokes控制方程组，介绍空间、时间离散形式及求解方法；阐述了代数模型和标准k-ε湍流模型的构造形式；对多重网格法、隐式残差光顺等加速收敛方法进行了介绍。并以LSCC试验离心叶轮作为研究对象，对Baldwin-Lomax代数模型和标准k-ε湍流模型进行了考核，与试验数据进行了详尽的对比，比较了两种湍流模型在同一网格下的计算精度与收敛速度；以代数模型为对象，对LSCC叶轮内部二次流进行了初步探讨，对进一步的二次流研究具有指导意义。 以某后置蜗壳斜流式风机为研究对象，进行整机计算并通过对内部流场作详尽分析，得出其内部复杂流动的基本流动规律，表明整机计算明显优于传统的单叶轮计算，并指出影响效率的主要原因是其内部复杂的二次流结构，为后续的优化工作打下坚实的基础。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章NUMECA软件数值计算方法

第三章低速离心压气机叶轮内的数值研究

第四章后置蜗壳斜流风机整机数值计算

第五章结论与展望

致谢

参考文献

硕士期间发表及参与发表的文章

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