一、变工况非定常叶栅绕流数值仿真（论文文献综述）
曲文波[1]（2021）在《某型汽轮机中压叶型及叶栅气动特性的实验研究》文中研究指明研制大功率蒸汽轮机,是实现节约能源的必然趋势。为了降低通流部分的级数和提高相对内效率,汽轮机叶片常常采用大焓降倾斜叶片。哈汽公司工程科技人员设计了新型大功率汽轮机组大焓降正倾斜叶片,为验证其气动性能指标,对新型大功率汽轮机中压级的静子叶型和叶栅进行了风洞吹风试验。中压7级静叶按前缘和尾缘计算径高比均为12.2,该叶片为短叶片,并采用尾缘积迭。其积迭线为仅随y坐标变化的周向负倾斜直线,叶顶最大前掠12%轴向弦长;内外子午流道分别为扩张角10度和11度的圆锥面。对该级静叶栅根、中、顶三个跨叶片截面叶型,采用等截面直列叶栅,分别试验测量了这3种叶型的变攻角特性、变安装角特性、变节距特性和变马赫数特性。同时,采用扇形叶栅作为7级静叶栅的实验模型,测量了气动参数沿叶高和节距的分布,考核其性能指标是否达到设计要求。试验结果表明:中压7级叶栅均采用的是先进的后部加载叶型,该叶型具有流线形“鱼头”前缘、高强度的叶身和薄的出口边,较为显着地降低了对进气攻角的敏感性。叶型安装角和相对节距（简称节距）的设计值都十分接近最佳值,叶型损失随安装角和相对节距的变化曲线曲率较小,同时叶型损失伴随马赫数的增加平缓下降。该静叶栅的几何成型改善了绕流工质的三维结构,沿叶高的气动参数分布比较均匀,特别是在短叶片大折转角叶栅中的主要流动损失源,即端壁二次流动损失,得到有效控制,沿叶高的节距平均总压损失系数曲线基本呈一直线连接两个近于相等较小凸起。本试验证明7级静叶片的气动性能超过了预期的设计指标。
陆友东[2]（2020）在《机动条件下喷水推进泵瞬态特性研究》文中研究表明本文的研究是在国家自然科学基金（51779108）的资助下开展的。喷水推进作为一种新型的推进方式,较传统推进方式有着很多优点,在高机动性能的船舶中具有优秀的发展潜力,但目前对机动条件下喷水推进泵的性能研究还较为缺乏。本文采用理论分析和数值模拟相结合的方法对喷水推进泵在不同工况下的内部流动进行研究,并对转弯和加速等不同形式下喷水推进泵的内流特性和空化特性进行深入的分析,从而为喷水推进泵的性能优化提供一定的参考。本文的主要工作和研究成果如下:1.较为详细地总结了喷水推进泵技术、喷水推进泵内流性能研究和空化性能研究的研究现状及发展趋势。2.阐述了喷水推进泵内流数值模拟方法,对4种不同转速和4种不同航速下喷水推进泵的内部流动进行了数值计算,分析了进水流道、叶轮进口、叶轮出口和导叶出口的内流场及压力脉动,研究表明:（1）推力性能随着转速的增加逐渐增大,随着航速的增加逐渐降低,航速越高,推力增幅越快,转速由1800至2200r/min的推力差为转速由1000至1400r/min的2.4倍;（2）不同运行条件下进水流道唇部均存在局部高压区,高压区随航速的增大而增大,随转速增大而减小;（3）高航速下叶轮进口轮毂的压力脉动出现更多特征频率,叶轮出口流道中部的压力脉动波动幅度较大,在15倍轴频处出现特征频率,导叶出口轮毂处压力脉动的主频为轴频,流道中部及轮缘处的主频为叶频。3.通过改变进流角度的方法对喷水推进泵转弯工况下的内流进行了模拟,研究了转弯角度为±10°、±20°和±30°时进水流道与叶轮导叶轴面内的内流分布、湍动能和涡量等性能,对比了转弯角度为±10°、±20°和±30°时叶轮内的空泡、汽相体积分数和叶片表面载荷等空化性能,结果表明:（1）喷水推进泵的推力随着转弯角度的增大线性降低,相同角度时右转弯的推力比左转弯时大,最大推力差为无转弯角度时的9.14%;（2）相比于左转,右转条件下喷水推进泵轴面的压力梯度较小,旋涡较少;（3）叶轮内的空泡初生于叶轮进口边外缘,随着转弯角度的增大发展至叶片中部;空泡区域集中于转向一侧叶片,右转弯空化区域较左转弯时更小。4.考虑转速和航速的瞬时加速度对喷水推进泵性能的作用,通过自定义函数的方法对喷水推进泵的加速工况进行仿真,对比了加速时间为1s时喷水推进泵内的推力、压力脉动、内流和空化等性能,并分析0.5s、1s和2s等3种不同加速时间和直线加速和指数加速等2种不同加速方式对喷水推进泵数值计算结果的影响,结果表明:（1）推力随加速时间的增大逐渐增大;同一时刻指数加速时的推力低于直线加速,加速后直线加速时的推力是指数加速的1.41倍;（2）不同加速时间和加速方式下叶轮进口、叶轮出口和导叶出口处的压力脉动规律数值基本相似,加速时间为0.5s时叶轮出口的主频为叶频,加速时间为1s和2s时叶轮出口的主频变为7倍轴频,指数加速下压力脉动低于直线加速;（3）直线加速时叶轮内的汽相体积分数比指数加速时高27.3%。
钱梦成[3]（2020）在《过渡态下涡轮叶尖气动换热特性研究》文中提出航空发动机在过渡工作状态下,叶尖泄漏流及换热特性的急剧变化导致涡轮叶片叶尖承受了严重的热负荷。本文以典型高压涡轮凹槽叶尖转子叶片作为研究对象,首先运用非稳态流固耦合方法进行数值模拟计算,分别研究了进口总温、进口气流角和进口总压过渡态变化以及这三个边界条件同时变化下,涡轮叶尖换热系数和叶栅气动效率的变化情况;其次运用准稳态计算方法,模拟过渡态过程中间状态的换热及气动状态,并通过实验获得的叶尖换热系数对数值模拟结果进行校正。准稳态计算能用于分析过渡态中间状态的换热及气动参数的具体分布,但无法体现过渡态下的换热迟滞效应。研究结果表明:进口总温与进口气流角改变对过渡态气动与换热性能影响不大,而进口总压的改变会严重影响过渡态下叶片气热性能,原因是进口总压的改变影响了叶栅流场分布。当三个边界条件同时变化时,叶片过渡态气热性能会受到三个边界条件的综合影响。此外,准稳态计算结果与非稳态流固耦合计算结果均能体现叶尖气热性能受边界条件变化影响的变化趋势,但两者结果在绝对数值上存在一定差距,造成该现象的原因是两种计算方法下流场分布的不同。
石丽建[4]（2017）在《轴流泵水力模型优化设计方法及关键技术研究》文中进行了进一步梳理众所周知,轴流泵叶轮是泵装置最核心也是最重要的过流部件,其设计的好坏直接决定了装置乃至整个泵站的综合效果。随着日益复杂的运行需求,对水泵设计提出了更高的设计要求。目前,国内还没有一种能够将水力设计和结构设计融合在一起的协同设计优化方法,也就无法设计出满足复杂运行条件的优化叶轮。在当前不断强调降低能耗的大背景下,耗材和运行成本是考虑最多的因素。设计过程中考虑降低设计制造成本以及运行成本时,叶轮质量和运行效率这2个指标是最直观的表象指标。除了这2个指标外,设计人员还需要考虑轴流泵性能曲线形状、空化性能和结构强度等指标。一副设计成功的轴流泵叶轮,其结果应该是能够满足这四个指标的最终协调设计方案。本文为了提高轴流泵叶轮的综合性能,系统的对轴流泵叶轮进行多约束、多目标、多工况和多学科（四多）的优化设计研究,开发出能够满足工程实际应用的轴流泵综合性能最优的叶轮,推动国内水泵优化设计理论及方法的发展。在节约能源、降低轴流泵设计和制造成本方面具有重要的学术价值。同时在大型泵站更新改造、水力模型设计比选方面具有实际的工程指导意义和重要的理论价值。本文采用理论分析、数值模拟、数值优化和模型试验相结合的研究手段,对轴流泵优化设计理论方法及应用进行了系统的研究,主要形成以下研究成果:（1）针对叶栅稠密度、翼型安放角、翼型厚度和翼型拱度四个设计参数,通过DOE试验设计的方法对轴流泵设计工况下水力性能进行灵敏度分析。总的来说,翼型安放角对轴流泵的水力性能影响最大,其次是叶栅稠密度,再其次是翼型拱度,对结果影响最小的是翼型厚度。在轴流泵优化设计时,可根据灵敏度分析结果合理进行设计参数的选择与调整。（2）介绍了基于数值模拟的数值优化技术,提出了 DOE分析的因子参数化建模方法,建立了轴流泵叶轮的自动优化设计平台。并在此基础上,实现了设计工况下大尺寸设计参数的自动优化设计。设计工况下,叶片数越多,汽蚀性能越差,效率越低,叶片数对汽蚀性能影响较为显着。叶片数越多,扬程曲线斜率越大,在大流量区域扬程较低,在小流量区域扬程较高。叶片数越多,最高效率值越低,高效区范围往小流量区域偏移;设计工况下,轮毂比越大,效率越高,但汽蚀性能越差,轮毂比对汽蚀性能的影响比较显着。轮毂比越大,扬程性能曲线斜率越大,最大扬程越高,马鞍区扬程范围越大。轮毂比小,高效区范围较宽,并往大流量侧分布;改变翼型冲角,其他设计参数保持不变时,冲角增大,扬程升高,最高效率增大,高效区往大流量偏移。为了使翼型处于更高质量区,建议轮缘侧翼型冲角在0～3°之间,且比转数大的取小值。改变轮毂侧和中间断面翼型冲角时,设计工况下,为了得到较高扬程和较高效率的轴流泵叶轮,可以适当增加中间断面的翼型冲角,同时为了减小叶片扭曲改善非设计工况的水力性能,可以适当减小轮毂侧的翼型冲角。比转数保持一致时,冲角增大,扬程的斜率减小,最高效率值保持相当,高效区范围往大流量偏移且高效区范围变宽。泵站实际工程可根据最高运行扬程和最低运行扬程以及效率曲线的分布情况灵活选择叶轮叶片数量;而轮毂比和冲角则可以根据泵站实际运行水位灵活选取。（3）根据导叶体的作用及设计要求,提出了关于导叶设计优劣的3个性能评价指标。分析了导叶体叶栅稠密度和出口角2个主要设计参数对性能的影响,同时对导叶体进行了自动优化设计研究,最后对导叶体扫掠性能进行了分析研究。设计工况下,叶栅稠密度越大,动能回收系数越大,导叶回收的速度环量越大,出水流道的水力损失越小。在实际工程应用中,为了兼顾设计工况点的水力性能及全工况性能曲线的合理性,导叶出口角取值不宜过小,也不宜过大,可取90°～95°。优化后导叶的水力损失下降了 40 cm;导叶体动能回收系数从41.54%提高到85.74%,优化后的导叶体可以回收更多的速度环量,导叶出口的速度分布均匀度有所提高,可以减小部分出水流道水力损失。设计工况扬程和效率均随着扫掠角度增加先增大后减小,在导叶前掠16°左右,轴流泵的效率出现最大值。在大流量工况下轴流泵水力性能基本没有变化;而在小流量工况下,前掠导叶轴流泵的水力性能明显要优于后掠导叶。（4）提出了多目标优化设计目标函数归一化的权重处理方法,针对泵站各工况运行时间或重要性采用超传递矩阵计算各目标的权重因子。与工程实际结合,将工程中提出的最大扬程、设计扬程、平均扬程和最小扬程概化成基于高效区三个流量工况点优化、最大扬程和最小扬程校核的多工况问题。优化后在设计流量偏小流量时扬程有所减小,偏大流量时扬程稍有提高。设计工况点效率有所提高,大流量工况点效率提高了 7.4%,小流量工况点效率提高了 2.6%。除设计流量外两工况效率均有所提升,效率曲线整体抬高,高效运行范围更宽,优化效果明显。通过试验验证,优化后轴流泵效率较高,高效区范围明显变宽,汽蚀性能有着大幅度的提高。（5）通过优化拉丁方分析方法对轴流泵叶轮80个样本点进行多工况的流固耦合计算,然后对计算结果进行灵敏度分析,再对叶轮水力性能参数和结构性能参数进行近似模型建立,最后针对近似模型采用多目标优化算法进行多学科优化设计。小流量下的最大变形量受轮毂侧最大翼型厚度影响最大,受其他设计变量影响较小。小流量下的最大应力与各设计变量间均呈现先减小后增大的变化趋势,且各设计变量的二阶主效应非常明显。叶片质量的大小与翼型安放角和翼型拱度基本无关,主要受叶栅稠密度和翼型厚度的影响。响应面近似模型的拟合效果要优于其他近似模型。优化后单张叶片质量从0.947kg降低到0.848kg,降幅达到10.47%,而设计工况效率从93.91%提高到94.49%,增幅达到0.61%,优化效果明显。此外,除了最大应力值误差稍大之外,其他响应的近似模型结果与计算结果误差均在0.5%以内,说明近似模型精度较高,分析结果可靠。
马鹏飞[5]（2016）在《双向轴流泵的优化设计及内流特性研究》文中提出叶轮机械内部三维流场的非定常流动机理及控制是学科研究热点问题之一,双向轴流泵作为兼顾排涝和灌溉的低扬程泵站的主要“心脏”部件,多为采用传统二元方法设计的S型叶片,存在正、反向运行条件不同时能效较低的缺陷,反向时由于导叶起正预旋作用,且无后置导叶整流,其内流结构中的逆压梯度变化、附面层分离、大尺度回流等特殊复杂流动制约了综合性能的提升,论文采用理论分析、数值模拟与试验相结合的方法,围绕非对称翼型双向轴流泵的优化设计、内流机理及主/被动流动控制技术、压力脉动特性等方面内容开展研究,取得如下成果：（1）基于保角变换法提出了一种低拱度圆弧翼型双向叶片设计方法,通过儒可夫斯基变换建立低拱度圆弧翼型正反向速度环量、理论扬程的关系,通过改变叶栅几何参数分配正反向性能,同时基于升力法设计常规S翼型双向轴流泵开展对比研究,系统对比了两种翼型叶片双向轴流泵的时均流场和压力脉动特性,通过在叶片、导叶表面网格上创建微小网格单元并监测其平均压力研究了S翼型双向轴流泵正反向运行时叶片、导叶表面的压力脉动变化规律,对比了正反向马鞍区流动特性及叶顶间隙流动特性,开展两个模型正反向不同安放角下的实验研究。结果显示,圆弧翼型叶片吸力面尾缘附近流体质点的径向运动较小,进出口边脉动幅值更低,正反向效率较S翼型模型分别高3.5%和1.3%；叶片表面压力脉动主要受导叶叶片数影响,主频为导叶通过频率,导叶表面压力脉动的主频为叶片转动频率；小流量下,正向时在1～2、4～5倍转频,反向时在0～2倍转频出现了较强的低频脉动。（2）开展双向轴流泵导叶改型设计研究,建立了弯导叶双向轴流泵反向运行内流场流动模型,引入直导叶以降低反向时叶片吸力面大冲角入流,基于Q等值面法研究了直导叶内的旋涡结构及其非定常演变规律,通过改变翼型降低流动分离强度；分析了导叶一弯管相对位置变化对流场结构及性能的影响规律。结果表明,直导叶可消除反向时叶片前的正预旋,后置直导叶内主要流动损失由吸力面附面层分离及脱落涡引起,合理选择翼型可以降低流动分离强度；弯管会破坏上游流场的轴对称分布,改变导叶各叶片的冲角。（3）构建了同时包含叶片、流道几何参数的轴流泵（风机）参数化优化平台,改进现有轴流叶片优化方法,提出一种包含实验设计和速度梯度算法的轴流式叶片组合优化方法,基于最优拉丁超立方方法及序列二次规划算法分别对叶片、流道进行优化,通过增大空间步长加速收敛。较常规直接采用实验设计或序列二次规划算法优化正向效率分别提高了3.07%和0.87%,采用扩散管减小了流道径向压差和流体周向旋转速度,对叶片和流道优化后正向效率较原模型分别提高了2.02%和2%。
高雷[6]（2013）在《船舶汽轮机叶栅气动性能优化与实验》文中认为船用汽轮机一般由高压汽轮机和低压汽轮机两部分组成,降低其通流部分叶栅气动损失是提高船用汽轮机性能的重要手段。为了有效提高船用汽轮机的效率,必须要针对高压汽轮机和低压汽轮机叶栅结构不同的特点,采用相应的方法改进优化高压汽轮机和低压汽轮机的叶型,降低气动损失。因此,本文通过实验和数值模拟的方法,对新型船用高压汽轮机和低压汽轮机的叶型以及如何降低气动损失进行了深入的研究。论文的主要工作可总结为以下四个部分:第一部分对某船用高压汽轮机第八级和第九级静叶片进行了改进。将两级原型为均匀加载叶型的静叶片,优化设计成小前缘小圆的后加载叶片。并进行了原型与改进型50%叶高处的平面叶栅气动性能实验。实验发现优化后的后加载叶型能缩短吸力面下游逆压梯度段的长度,减小了逆压梯度值,提高了冲角适应性;同时优化后的后加载叶型的薄出气边既提高了尾流区的基础压力,又降低了尾流区宽度。在小于临界马赫数的各种实验条件下,不同出口马赫数和冲角的实验结果表明,改进叶型的损失都低于原型。第二部分以某船用高压汽轮机的末三级为研究对象,尝试提高其效率。对于末三级的原型静叶栅和优化改进型叶栅进行了数值模拟研究,发现原型流动损失偏高的原因为内外端壁附近横向二次流比较强烈,以及静叶栅外端壁进口子午型线的突扩引起附面层流动分离。应用优化设计的后加载静叶能把气动负荷峰值进一步后移,这样既可以减小内外端壁前半流道的横向压力梯度,降低两端壁附近的横向二次流损失,又可以提高整个叶高流道内汽流的膨胀度,降低整个叶高的总压损失。同时发现,需要末三级优化改型与外端壁子午修型匹配,才能较大幅度地在多工况下降低末三级的流动损失。第三部分对某船用低压汽轮机次末级和末级的动叶片进行了改进优化研究。原型次末级动叶片是直叶片,末级叶片是扭叶片,同时叶栅外端壁有较大的扩散度。经过改进研究后,将两级动叶设计成优化后的扭叶片,又把叶型吸力面的最低压力点进一步移向下游,并在叶片两端尽可能地后加载,同时匹配以圆柱形外端壁。对于优化前后的动叶片环形叶栅进行了静态气动性能实验研究。结果表明:经过优化改进后的动叶片,削弱了叶栅两个端壁区的横向压力梯度、以及外端壁的横向二次流,降低了叶栅气动损失。第四部分以某船用低压汽轮机次末级和末级两级为研究对象,应用经过实验的新型低压汽轮机动叶叶栅,同时研究设计出与之对应的新型静叶叶栅,对原型低压汽轮机的末两级和优化改进后的低压汽轮机末两级进行了数值模拟研究与对比。通过多个方案的数值模拟研究发现:优化后的方案,二次流损失和外端壁分离流动损失降低,通过合理的动静叶匹配设计,削弱了正攻角带来的不利影响,使得改进后末两级的整体效率比原型方案明显提高。本文关于船用高压汽轮机和低压汽轮机叶栅的理论与实验研究结果,将为改善船用汽轮机性能,提高机组效率提供参考。
黄剑峰[7]（2013）在《水轮机内部非定常湍流的数值模拟研究》文中研究说明水轮机是水力发电系统中的核心部件,工作在旋转湍流下会产生非定常压力脉动、空化、泥沙磨损、流激振动等严重影响机组正常运行的问题。研究该类问题具有工程实际意义和理论学术价值。数值模拟已成为当前研究水轮机内部流场及其复杂流动机理的重要工具。本文采用现代计算流体动力学中的先进数值模拟方法,围绕困扰水轮机领域安全高效稳定运行的一些技术难题开展工作,研究内容和取得的成果如下：（1）基于三维瞬态N-S方程,采用大涡模拟（LES）方法中的Smargorinsky-Lilly亚格子应力模型,应用模拟动静干扰效果较好的滑移网格技术,以标准k-ε湍流模型稳态计算的结果作为初始条件,对某原型混流式水轮机全流道进行了三维瞬态湍流数值模拟。采用非结构化的混合网格和压力速度耦合的PISO算法,成功地模拟了水轮机在运行中的各种瞬态细节过程,如涡旋的卷起、增长、合并、破碎和脱落。模拟结果给出了偏工况下水轮机导水机构和转轮流道内大尺度涡结构的瞬态发展演变过程。计算结果表明大涡模拟方法能较好地模拟水轮机内水流的瞬态流动特性和瞬时涡的发展演化过程,该方法可为探索研究水力机械复杂流道湍流运动状态下涡旋的形成机理提供有价值的参考。（2）基于不可压缩流体瞬态N-S方程对混流式水轮机内部三维非定常流进行精细模拟分析,以标准k-ε湍流模型对水轮机进行全流道定常计算的结果作为初始流场,应用较新的分离涡模拟（DES）和滑移网格技术进行了水轮机考虑两级动静干扰的非定常湍流数值模拟,得到了偏工况下活动导叶出口及转轮叶道内涡量场及速度场分布特性。模拟了大尺度涡旋结构的卷起、发展等瞬态演化过程,结果表明DES方法可以更加全面真实地模拟水轮机内部的流动情况,捕捉到水力机械中复杂流道内的三维动态涡结构。该研究对于探讨影响水力发电机组出力摆动的水轮机涡激振动的内在机理、确保机组的安全稳定运行具有重要意义。（3）基于欧拉-欧拉方法中均匀多相流假设的混合两相流体无滑移模型,加入考虑气穴影响的Schnerr and Sauer空化模型,采用标准k-ε湍流模型和压力速度耦合的SIMPLEC算法,转动区域应用多重参考系模型（MRF）,对某原型混流式水轮机全流道进行了三维定常空化湍流数值模拟。获得了该水轮机在偏工况下转轮叶道和尾水管内空泡相的主要流动特征,分析了水轮机流道内空化发生的部位与程度。计算结果表明与单相流体模型相比该方法能有效地预测水轮机内的三维空化湍流场,可以较好地模拟水轮机内真实的有空化发生的多相流动情况,对揭示水力机械内部包含气穴影响的气液两相流场的内在特性、优化水轮机的水力设计和改善水轮机的空化性能具有重要参考价值。（4）基于欧拉-欧拉方法中的代数滑移混合多相流模型,采用标准k-ε湍流模型和多重参考系模型（MRF）,对某原型混流式水轮机全流道进行了三维定常泥沙磨损湍流数值模拟。获得了该水轮机在偏工况下转轮叶道和尾水管内泥沙颗粒相的体积分数分布,分析了水轮机流道内泥沙磨损的特征规律。计算结果表明该方法能有效地预测水轮机内的三维泥沙磨损固液两相湍流场,可以较好地模拟水轮机内真实的有泥沙磨损发生的多相流动情况,对揭示水力机械内部包含泥沙颗粒影响的固液两相流场的内在特性、提高水轮机的运行效率和改善水轮机的磨蚀性能具有重要参考价值。（5）基于任意拉格朗日欧拉框架下的二维时均瞬态N-S方程,应用非结构动网格技术,对某型号混流式水轮机单个活动导叶在槽道内模拟导水机构在一段直线关闭规律和两段折线关闭规律下的关闭过程,进行了动态湍流数值模拟。采用非结构化三角形网格,标准k-ε湍流模型和压力速度耦合的PISO算法,真实地模拟了导水机构关闭的动态过程中活动导叶流道内的压力场、速度场和湍流特性的瞬态变化过程。数值计算结果表明,在两种导叶关闭规律过程中,随着活动导叶开度的减小,流场发展呈现明显的非定常特性,水流绕过活动导叶后出现强的旋涡,会对水轮机过渡过程的动态特性产生影响。该方法能有效地模拟由于活动导叶动作诱发的流场脉动。（6）基于三维非定常不可压缩粘性流体N-S方程,用浸入边界法（IBM）处理活动导叶运动产生的动边界,大涡模拟（LES）的亚格子应力（SGS）使用动态Smagoringsky-Lilly模型,对槽道内某混流式水轮机单个活动导叶翼型、双列线性动静叶栅及导水机构双列非线性环列叶栅动态绕流场进行了瞬态湍流精细数值模拟。计算很好地捕捉了活动导叶关闭动作典型时刻压力和分离尾迹涡拓扑结构随时间的变化规律。结果表明,活动导叶的调节运动动态绕流将产生大量而复杂的瞬态流动结构,其向上在管道系统中诱发水击波动,向下影响转轮叶道中的暂态特性。本文提出的基于Smagoringsky-Lilly动态SGS模型的LES-IBM方法可有效地模拟高雷诺数下活动导叶关闭运动与叶道湍流之间的相互作用过程,揭示水轮机调节过程中活动导叶动态绕流尾迹结构产生的机制及其向下游方向的演化特性。
舒春英[8]（2010）在《喷水推进泵流场数值模拟分析》文中提出喷水推进是一种特殊的推进方式,已经被广泛的应用在高性能舰船上。喷水推进泵作为喷水推进系统的主体,与普通水泵相比,在过流能力、泵效率、抗汽蚀性能及结构等方面都有更高的要求。因此,设计出大流量、高效率及抗汽蚀性能好的喷水推进泵是目前迫切需要解决的问题。本文基于两类相对流面理论,在给定泵轴面流道形状的基础上、以速度矩分布和叶片厚度分布为已知条件,应用奇点分布法对喷水推进泵进行准三维反问题优化设计,并通过Fortran语言编程来实现这一过程。完成对喷水推进泵的三维建模,并应用计算流体软件Fluent对其进行内部流场数值模拟计算。根据计算结果预估泵的扬程、效率、轴功率等外特性,并通过分析泵内部压力分布、速度矢量分布等掌握泵内流动情况,预测易汽蚀区域。本文在反问题设计过程中,对叶片的设计尝试了多种方案,包括改变沿轴面流线的速度矩分布方式、叶片进口液流角、叶片厚度最大位置等。通过数值模拟计算,分析这些方案的优劣,最终确定出满足设计要求的叶型。结果表明:（1）控制叶片的速度矩分布,能有效控制叶片的负荷分布,从而在一定程度上保证泵的抗汽蚀性能。（2）叶片进口液流角的不同对泵的性能影响很大,根据设计工况点,选择合适的液流角,在保证效率的同时可有好的抗汽蚀性。（3）通过计算可知,叶片最大厚度位置的不同对于泵的抗汽蚀性有一定的影响。将最大厚度位置适量后移,有利于提高泵的抗汽蚀性能。（4）叶片进口边位置的不同对泵的结构及性能也有很大的改变。不同方案的对比计算为泵的改进设计提供了有力的依据。最后,根据前面的计算分析确定泵的最终设计方案,提高转速,并通过流场计算预测泵的性能。
冯子明[9]（2009）在《超临界机组调节级导叶和高压级实验及改型数值研究》文中研究表明发展超临界汽轮机组是火电行业落实“十一五”规划纲要中提出的“节能减排”国策的主要措施之一。通过采用现代设计技术,例如子午收缩以及叶片的弯扭掠等对在线运行的超临界汽轮机组进行改型设计,可以进一步提高该类机组的相对内效率,降低煤耗,减少排入大气的NOx等有害气体。同时由于超临界汽轮机组是从国外引进的设计,借助改型设计也能为我国研制具有独立知识产权的超临界汽轮机组提供技术储备。欲对国外引入的超临界汽轮机组（原型）进行改型设计,首先必须消化吸收其先进的设计理论与经验。为此,本文选择原型两典型级的具有代表性的三套叶栅,即调节级的导向叶栅以及第八压力级的静、动叶栅作为实验模型在低速风洞上进行静态吹风实验。尽管实验条件未能满足模化理论要求,但仍能相对地根据实验结果分析原型叶栅的气动性能,确认其设计思想。同时,实验数据也用于校核数值模拟软件。应用五孔球头测针详细测量了不同冲角下三套叶栅气动参数沿叶高和节距的分布。采用墨迹显示技术,显示了三套叶栅壁面（包括叶片表面和上下端壁）极限流线谱。通过对实验结果的理论分析,讨论了叶片前缘形状、载荷分布、叶片弯掠以及冲角对叶栅气动性能的影响。实验结果表明,具有子午收缩外端壁的调节级导向叶栅沿叶高形成的静压分布是均匀的,即抑制了边界层的径向流动又抵消了吸力侧出口逆压梯度段的不利影响;而其后部加载特性可以显着降低流道前部和中部的横向压力梯度,削弱了端壁横向二次流动与吸力侧壁角分离;在±10°冲角范围内,总流动损失变化不大,说明实验叶栅具有良好的冲角适应性。在第八压力级静、动叶栅的设计中,采用沿叶高改变吸力面最低压力点轴向位置的后部加载叶型和正弯叶片,显着降低了上下端壁附近叶片的气动负荷,从而减小了两端壁上的横向压力梯度,端部流动损失被降至最低。此外,叶片的正弯还分别在压力面和吸力面上形成了沿叶高的“C”型静压分布,使吸力侧壁角易堆积的边界层低能气体均匀地扩散进入主流,抑制了叶栅的壁角分离。由叶片表面流动显示可以看出,沿绝大部分叶高叶片型面边界层无径向流动,说明在这两套叶栅中径向二次流很小。为了进一步提高超临界汽轮机的气动性能,创立有自主知识产权的设计技术,本文应用经上述实验数据校核的NUMECA软件,分别对调节级导向叶栅和第八压力级静、动叶栅进行了改型设计,通过数值仿真考察了弯扭掠全三维设计技术对叶栅气动性能的影响。最后,对第八压力级进行了掠叶片的匹配设计,数值研究了掠叶片级的设计工况性能。调节级导叶改型设计的仿真结果表明,调节级导叶采用正或反弯叶片,叶栅的流动损失大致相同,但正弯叶片气动参数沿叶高的分布比反弯叶片均匀。在不对上端壁进行防磨处理的情况下,建议采用正弯叶片。与正、反弯叶片比较,具有凸型子午收缩的原型导向叶栅流动效率最高,气动参数沿叶高的分布也最均匀,在对上端壁进行防磨处理后,宜采用子午收缩调节级导叶。第八级静、动叶采用轴向掠叶片设计的仿真结果显示:与原型静、动叶栅比较,静叶栅采用后掠叶片时的流动损失稍有降低,动叶栅采用后掠叶片时总的流动损失与原型动叶栅的流动损失大致相同,因为在叶栅中部气流比端部在上游进入流道,在相同轴向位置叶栅中部气流有较大的降压比,因此沿叶高形成了两端高中间低的压力分布,即“C”型压力分布。将聚集在叶栅两端低能边界层流体扩散进主流,从而减少了低能流体在端壁壁角的堆积。而前掠静、动叶片的采用则有相反的结果,会增加总流动损失。由于气流在叶栅两端比叶展中部先进入流道,所以在相同轴向位置,形成沿叶高的中间大两端小的反“C”型压力分布,将叶片表面低能边界层流体推向两端壁角,边界层内低能流体堆积在两端,加重了叶栅吸力侧壁角分离。高压级设计工况数值仿真结果表明:叶片沿轴向掠后,叶型积迭线沿轴向倾斜对流场压力分布产生了影响。由于在不同叶高气流进入叶栅的轴向位置不同,使得后掠叶片栅沿叶高压力呈“C”型分布,前掠叶片栅压力沿叶高呈反“C”型分布。叶片沿轴向掠也改变了能量损失系数沿叶高的分布,在相同条件下对比原型叶栅级、后掠叶栅级和前掠叶栅级的总能量损失系数,原型叶栅级的最小,后掠叶栅级次之,而前掠叶栅级最大。
凌志军[10]（2009）在《对旋风机流场实验研究及数值模拟》文中研究表明本课题研究了对旋式通风机在不同级间间隙下的气动性能、噪声情况。测试了对旋式通风机的内部流场,针对常见的轴流式风机扩散筒进行了数值计算。对旋式风机性能实验主要进行如下两个方面的研究:首先是不同级间间隙的风机性能测试。实验结果表明,当风机的两级动叶轴向间隙为第一级弦长的55%时,风机具有较好的风压特性;其次研究了转速对风机气动性能的影响。通过变频器改变驱动叶轮转动的两级电机的转速,结果验证了相似定律在对旋风机上的适用性,为对旋风机变频调速提供了理论依据。对旋风机噪声实验表明:风机流量在额定工况点附近时,风机的噪声随着级间间隙的增大而减小;风机在小流量时,噪声具有宽频带性质,其大小强弱受级间间隙影响不大。对旋风机内部流场测试,借助球形压力五孔探针,主要测试了风机级间沿叶高的速度分布、压力分布,包括气流轴向偏角、气流轴向速度分量、气流径向速度分量、前级出口的静压分布和总压分布。实验得出了风机在三种不同工况,即大流量工况、额定工况、小流量工况下的流场数据。扩散筒的数值模拟部分,除了对两种结构形式的扩散筒进行了多工况点的数值模拟外,还采用理论方法计算了扩散筒的损失。从数值模拟结果可以看出,扩散筒的扩散效率随着工况的变化而变化,对于同一当量圆锥扩散筒,当芯筒的结构采用锥筒而外筒的结构采用圆筒时,其扩散效率较好。
二、变工况非定常叶栅绕流数值仿真（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、变工况非定常叶栅绕流数值仿真（论文提纲范文）
（1）某型汽轮机中压叶型及叶栅气动特性的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 叶型损失研究现状 |
| 1.3 二次流损失研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 试验研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验设备 |
| 2.2.1 试验装置概述 |
| 2.2.2 流场测量手段 |
| 2.2.3 实验模型 |
| 2.3 试验数据处理 |
| 2.3.1 试验数据处理公式 |
| 2.3.2 试验误差分析 |
| 2.3.3 测点设置及流场品质测量 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 中压级静叶叶型变冲角特性研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 沿叶型的静压系数分布 |
| 3.3 出口气流角当地值沿节距的分布 |
| 3.4 总压损失系数当地值沿节距的分布 |
| 3.5 节距流量平均落后角随冲角的变化 |
| 3.6 叶型损失随冲角的变化 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 叶型变参数气动特性研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 叶型的变安装角特性 |
| 4.3 叶型的变节距特性 |
| 4.4 叶型的变马赫数特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 前掠正倾斜静叶栅气动特性研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 静压系数沿叶型的分布 |
| 5.3 栅后马赫数、静压和总压损失系数等值线云图 |
| 5.4 栅后节距平均参数沿叶高的分布 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）机动条件下喷水推进泵瞬态特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 喷水推进技术研究现状 |
| 1.2.2 喷水推进内流研究现状 |
| 1.2.3 喷水推进空化研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 喷水推进泵内流数值计算 |
| 2.1 数值计算模型及模拟方法 |
| 2.1.1 三维造型 |
| 2.1.2 网格划分及相关性检验 |
| 2.1.3 数值模拟条件设置 |
| 2.1.4 数值计算结果验证 |
| 2.2 喷水推进泵内流定常计算 |
| 2.2.1 定常计算研究方案 |
| 2.2.2 不同转速不同航速下外特性分析 |
| 2.2.3 额定转速不同航速下内流分析 |
| 2.2.4 额定航速不同转速下内流分析 |
| 2.3 喷水推进泵内流非定常计算 |
| 2.3.1 非定常计算研究方案 |
| 2.3.2 叶轮进口压力脉动分析 |
| 2.3.3 叶轮出口压力脉动分析 |
| 2.3.4 导叶出口压力脉动分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 转弯条件下喷水推进泵性能研究 |
| 3.1 转弯条件研究方案 |
| 3.2 转弯条件对喷水推进泵性能的影响 |
| 3.2.1 转弯条件下推力特性分析 |
| 3.2.2 进水流道轴面流动分析 |
| 3.2.3 叶轮导叶轴面压力分析 |
| 3.2.4 叶轮导叶轴面湍动能分析 |
| 3.2.5 叶轮内涡量分析 |
| 3.3 转弯条件对喷水推进泵空化性能的影响 |
| 3.3.1 转弯条件下喷水推进泵空化原理 |
| 3.3.2 叶轮内空泡分析 |
| 3.3.3 叶轮内汽相体积分数分析 |
| 3.3.4 叶片表面载荷分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 加速条件下喷水推进泵性能研究 |
| 4.1 加速条件研究方案 |
| 4.2 加速条件下喷水推进泵瞬态性能分析 |
| 4.2.1 加速条件下推力特性分析 |
| 4.2.2 加速条件下压力脉动分析 |
| 4.2.3 加速条件下叶轮内压力分析 |
| 4.2.4 加速条件下叶轮内空泡分析 |
| 4.2.5 加速条件下叶轮内汽相体积分数分析 |
| 4.3 加速时间对喷水推进泵瞬态性能的影响 |
| 4.3.1 不同加速时间研究方案 |
| 4.3.2 不同加速时间下喷水推进泵推力特性分析 |
| 4.3.3 不同加速时间下压力脉动分析 |
| 4.3.4 不同加速时间下叶轮内压力分析 |
| 4.3.5 不同加速时间下叶轮内空泡分析 |
| 4.3.6 不同加速时间下叶轮内汽相体积分数分析 |
| 4.4 加速方式对喷水推进器瞬态性能的影响 |
| 4.4.1 不同加速方式研究方案 |
| 4.4.2 不同加速方式下推力特性分析 |
| 4.4.3 不同加速方式下压力脉动分析 |
| 4.4.4 不同加速方式下叶轮内压力分析 |
| 4.4.5 不同加速方式下叶轮内空泡分析 |
| 4.4.6 不同加速方式下叶轮内汽相体积分数分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 研究总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间参与的科研项目及取得的成果 |
| 一、论文发表 |
| 二、专利申请 |
| 三、参与科研项目 |
（3）过渡态下涡轮叶尖气动换热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 稳态涡轮叶尖换热研究进展 |
| 1.2.1 数值研究进展 |
| 1.2.2 实验研究进展 |
| 1.3 非稳态涡轮叶尖换热研究进展 |
| 1.3.1 国外研究进展 |
| 1.3.2 国内研究进展 |
| 1.4 流固耦合换热研究进展 |
| 1.4.1 国外研究进展 |
| 1.4.2 国内研究进展 |
| 1.5 本文主要工作内容 |
| 第二章 研究对象及方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验装置及实验条件 |
| 2.2.1 实验台总体结构 |
| 2.2.2 实验测试系统 |
| 2.2.3 实验数据处理办法 |
| 2.2.4 实验准确度分析 |
| 2.3 数值模拟方法 |
| 2.3.1 计算软件 |
| 2.3.2 湍流模型 |
| 2.3.3 数值计算设置 |
| 2.4 湍流模型选择 |
| 2.5 网格无关性验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 稳态涡轮叶尖气热特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 稳态涡轮叶尖换热特性 |
| 3.2.1 进口总温变化的换热影响 |
| 3.2.2 进口气流角变化的换热影响 |
| 3.2.3 进口总压变化的换热影响 |
| 3.2.4 三个边界条件同时变化的换热影响 |
| 3.3 稳态涡轮叶尖气动特性 |
| 3.3.1 进口总温变化的气动影响 |
| 3.3.2 进口气流角变化的气动影响 |
| 3.3.3 进口总压变化的气动影响 |
| 3.3.4 三个边界条件同时变化的气动影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 过渡态涡轮叶尖气热特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 过渡态涡轮叶尖换热特性 |
| 4.2.1 计算方法设置验证 |
| 4.2.2 时间步长的确定 |
| 4.2.3 计算结果分析 |
| 4.3 过渡态涡轮叶尖气动特性 |
| 4.3.1 计算及后处理方法 |
| 4.3.2 计算结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 模拟过渡态过程的准稳态计算方法探究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 准稳态计算模拟过渡态换热特性变化 |
| 5.2.1 进口总温变化叶尖换热情况 |
| 5.2.2 进口气流角变化叶尖换热情况 |
| 5.2.3 进口总压变化叶尖换热情况 |
| 5.2.4 三个边界条件同时变化叶尖换热情况 |
| 5.3 准稳态计算模拟过渡态气动特性变化 |
| 5.3.1 进口总温变化叶栅通道气动情况 |
| 5.3.2 进口气流角变化叶栅通道气动情况 |
| 5.3.3 进口总压变化叶栅通道气动情况 |
| 5.3.4 三个边界条件同时变化叶栅通道气动情况 |
| 5.4 准稳态与过渡态计算结果对比分析 |
| 5.4.1 换热结果对比 |
| 5.4.2 气动结果对比 |
| 5.4.3 准稳态与过渡态计算结果差异分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 6.1 主要工作与创新点 |
| 6.2 后续研究工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
（4）轴流泵水力模型优化设计方法及关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符合说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水泵设计方法 |
| 1.2.2 水泵优化方法 |
| 1.2.3 多学科优化设计研究进展 |
| 1.3 拟解决的问题 |
| 1.4 研究内容 |
| 第二章 轴流泵数值模拟和优化方法 |
| 2.1 轴流泵数值模拟方法 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 紊流模型 |
| 2.1.3 边界条件 |
| 2.1.4 网格模型 |
| 2.2 轴流泵数值优化技术 |
| 2.2.1 参数化建模 |
| 2.2.2 用户界面的组成 |
| 2.2.3 优化方法 |
| 2.2.4 自动优化设计平台 |
| 2.2.5 软件集成 |
| 2.3 叶片数对轴流泵性能的影响 |
| 2.3.1 叶轮叶片数对轴流泵水力性能的影响 |
| 2.3.2 导叶叶片数对轴流泵水力性能的影响 |
| 2.4 轮毅比对轴流泵性能的影响 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 轴流泵叶轮的试验设计方法及分析 |
| 3.1 DOE方法简介 |
| 3.2 DOE分析方法 |
| 3.2.1 参数试验 |
| 3.2.2 全因子设计 |
| 3.2.3 部分因子设计 |
| 3.2.4 正交数组 |
| 3.2.5 中心组合法 |
| 3.2.6 拉丁超立方设计 |
| 3.2.7 最优拉丁超立方法 |
| 3.2.8 自定义数据文件 |
| 3.3 轴流泵叶片的DOE设计 |
| 3.3.1 算法的选择 |
| 3.3.2 计算模型 |
| 3.3.3 参数建模及DOE优化流程 |
| 3.4 设计参数灵敏度分析 |
| 3.4.1 DOE设计结果 |
| 3.4.2 叶栅稠密度 |
| 3.4.3 翼型安放角 |
| 3.4.4 翼型拱度 |
| 3.4.5 翼型厚度 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 轴流泵叶轮自动优化设计 |
| 4.1 参数化建模 |
| 4.2 优化流程 |
| 4.3 优化模型 |
| 4.4 优化算法 |
| 4.4.1 梯度优化的优缺点 |
| 4.4.2 梯度优化原理 |
| 4.4.3 约束 |
| 4.5 不同叶片数的轴流泵优化设计 |
| 4.6 不同轮毂比的轴流泵优化设计 |
| 4.7 不同冲角的轴流泵优化设计 |
| 4.8 小结 |
| 第五章 轴流泵导叶体优化设计 |
| 5.1 导叶主要设计参数对装置水力特性的影响 |
| 5.1.1 导叶的设计 |
| 5.1.2 叶栅稠密度对导叶设计的效果评价 |
| 5.1.3 出口角对导叶设计的效果评价 |
| 5.2 导叶体的自动优化设计 |
| 5.2.1 贝塞尔曲线参数化建模 |
| 5.2.2 微遗传算法及PIAnO优化流程 |
| 5.2.3 优化结果与讨论 |
| 5.3 扫掠导叶对轴流泵水力性能的影响 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 轴流泵多工况自动优化设计 |
| 6.1 工况分析 |
| 6.2 多目标权重因子的处理 |
| 6.3 轴流泵叶轮的参数化建模 |
| 6.4 轴流泵段的多工况优化设计 |
| 6.4.1 多工况计算模型 |
| 6.4.2 多工况优化模型 |
| 6.4.3 多工况优化流程 |
| 6.5 优化结果与分析 |
| 6.6 小结 |
| 第七章 轴流泵多学科优化设计 |
| 7.1 结构静力学基础 |
| 7.2 耦合场分析的实现方法 |
| 7.3 流固耦合计算分析 |
| 7.3.1 参数模型 |
| 7.3.2 网格及荷载 |
| 7.3.3 实验设计 |
| 7.3.4 计算结果及分析 |
| 7.4 计算结果灵敏度分析 |
| 7.5 近似模型 |
| 7.5.1 响应面(RSM)模型 |
| 7.5.2 神经网络(RBF/EBF)模型 |
| 7.5.3 Chebyshev正交多项式模型 |
| 7.5.4 克里格(Kriging)模型 |
| 7.5.5 近似模型构造 |
| 7.6 优化设计 |
| 7.6.1 优化模型 |
| 7.6.2 优化算法 |
| 7.6.3 优化结果及分析 |
| 7.7 小结 |
| 第八章 轴流泵模型试验研究 |
| 8.1 模型泵样机与安装 |
| 8.2 模型试验测试内容 |
| 8.3 模型试验系统及测试方法 |
| 8.3.1 试验系统 |
| 8.3.2 测试方法 |
| 8.4 模型试验结果 |
| 8.4.1 ZM55模型试验结果 |
| 8.4.2 ZM63模型试验结果 |
| 8.5 与国内外同类模型泵比较 |
| 8.6 数值模拟与模型试验对比 |
| 8.7 多工况优化前后泵段水力性能比较 |
| 8.8 导叶扫掠前后轴流泵水力性能比较 |
| 8.9 小结 |
| 第九章 总结与展望 |
| 9.1 结论 |
| 9.1.1 主要成果 |
| 9.1.2 创新点 |
| 9.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的相关科研成果 |
（5）双向轴流泵的优化设计及内流特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 2 双向轴流泵叶片水力设计研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 叶片进出口流场的求解及双向叶片设计思路 |
| 2.3 S翼型叶片水力设计 |
| 2.4 基于保角变换法的圆弧翼型双向叶片水力设计 |
| 2.5 小结 |
| 3 不同翼型双向轴流泵流动特性的数值模拟和实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数值计算方法及验证 |
| 3.3 不同翼型双向轴流泵内流特性对比 |
| 3.4 双向轴流泵正、反向性能实验 |
| 3.5 S翼型双向轴流泵叶片、导叶表面压力脉动特性 |
| 3.6 S翼型双向轴流泵马鞍区流动特性研究 |
| 3.7 S翼型双向轴流泵叶顶间隙流动分析 |
| 3.8 小结 |
| 4 双轴流向泵导叶改型设计的数值模拟分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 弯导叶的水力设计 |
| 4.3 弯导叶双向轴流泵反向运行流动模型 |
| 4.4 直导叶双向轴流泵流动损失机理及非定常流动特性分析 |
| 4.5 直导叶几何参数对性能的影响 |
| 4.6 基于流动控制的直导叶改型 |
| 4.7 导叶-弯管相对位置对性能的影响 |
| 4.8 小结 |
| 5 双向轴流泵叶片和流道的水力性能优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 双向轴流泵数值模拟的参数化 |
| 5.3 双向轴流泵水力性能优化数学模型 |
| 5.4 双向轴流泵叶片水力性能的优化 |
| 5.5 双向轴流泵流道水力性能的优化 |
| 5.6 小结 |
| 6 结论和展望 |
| 6.1 主要工作 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读学位期间的科研成果 |
| 附录2 主要符号和缩略词表 |
（6）船舶汽轮机叶栅气动性能优化与实验（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 船用汽轮机的结构特点 |
| 1.2.1 内旁通型汽轮机 |
| 1.2.2 外旁通型汽轮机 |
| 1.2.3 串-并联型汽轮机 |
| 1.2.4 带巡航机型汽轮机 |
| 1.2.5 船用汽轮机的共同特点和优化 |
| 1.3 国内外船用汽轮机的发展状况 |
| 1.3.1 国外船用汽轮机的发展状况 |
| 1.3.2 国内船用汽轮机的发展水平 |
| 1.4 国内外汽轮机叶片领域研究的新技术 |
| 1.4.1 叶型研究的进展情况 |
| 1.4.2 S2流面以及端壁造型方面研究的进展 |
| 1.5 本文的工作内容 |
| 第2章 汽轮机叶栅实验及模拟方法 |
| 2.1 实验探针原理及测量方法 |
| 2.2 数值方法 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 计算方法 |
| 2.2.3 湍流模型 |
| 2.2.4 边界条件处理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3 船用高压汽轮机静叶优化叶栅的实验研究 |
| 3.1 实验件及实验设备 |
| 3.1.1 实验条件及测点布置 |
| 3.1.2 实验叶片的制造 |
| 3.1.3 数据处理 |
| 3.2 第8级静叶优化叶栅实验研究 |
| 3.2.1 第8级静叶型面静压系数分布 |
| 3.2.2 第8级静叶总压损失系数沿节距变化 |
| 3.2.3 第8级静叶出口节距平均总压损失系数随冲角与马赫数的变化 |
| 3.3 第9级静叶优化叶栅的实验研究 |
| 3.3.1 第9级静叶型面静压系数分布 |
| 3.3.2 第9级静叶总压损失系数沿节距变化 |
| 3.3.3 第9级静叶出口气流角度沿节距变化 |
| 3.3.4 第9级静叶出口马赫数沿节距变化 |
| 3.3.5 第9级静叶出口节距平均总压损失系数随冲角与马赫数的变化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 船用高压汽轮机末三级原型和优化改进型叶栅的数值模拟研究 |
| 4.1 优化数值计算方法 |
| 4.1.1 工质选取 |
| 4.1.2 边界条件 |
| 4.1.3 计算网格 |
| 4.2 原型计算结果分析 |
| 4.2.1 s8原型流动与损失分析 |
| 4.2.2 s9原型流动与损失分析 |
| 4.2.3 s10原型流动与损失分析 |
| 4.3 优化设计计算结果分析 |
| 4.3.1 网格精度的选取 |
| 4.3.2 优化的列及部位选取 |
| 4.3.3 原始叶型 |
| 4.3.4 叶型参数化 |
| 4.3.5 优化参数选取 |
| 4.3.6 多个优化目标选取 |
| 4.3.7 优化循环 |
| 4.4 优化叶型与原型对比 |
| 4.5 优化前后数值模拟分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 船用低压汽轮机动叶环形叶栅实验研究 |
| 5.1 实验条件以及实验件设计 |
| 5.1.1 实验叶栅设计 |
| 5.1.2 叶栅流道形状 |
| 5.1.3 实验件加工制造 |
| 5.1.4 实验条件及测点布置 |
| 5.2 船用低压汽轮机次末级动叶原型实验研究 |
| 5.2.1 次末级原型出口节距平均气流角沿叶高分布随马赫数的变化 |
| 5.2.2 次末级原型出口节距平均气流角沿叶高分布随冲角的变化 |
| 5.2.3 次末级原型节距平均总压损失系数沿叶高分布随马赫数的变化 |
| 5.3 优化前后性能对比分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 船用低压汽轮机末两级数值模拟研究 |
| 6.1 优化叶型造型 |
| 6.2 计算方案 |
| 6.3 船用低压汽轮机末两级动叶原型与改型几何特点 |
| 6.4 两级整体优化数值模拟研究 |
| 6.4.1 子午面内流动分析 |
| 6.4.2 回转面流动特点分析 |
| 6.4.3 参数周向平均值沿叶高的分布 |
| 6.5 优化数值模拟结果分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）水轮机内部非定常湍流的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及问题的提出 |
| 1.3 水力机械现代流体力学简介 |
| 1.3.1 工程现代流体力学的发展 |
| 1.3.2 水力机械现代流体力学的发展 |
| 1.3.3 水力机械流动数值模拟技术进展 |
| 1.3.4 水力机械流固耦合动力学简介 |
| 1.4 现代水轮机领域主要研究课题 |
| 1.4.1 水轮机的非定常、非稳态流动研究 |
| 1.4.2 水轮机的空化、磨损与多相流研究 |
| 1.4.3 水轮机的振动、过渡过程和稳定性研究 |
| 1.5 本文的主要研究工作 |
| 第二章 基于大涡和分离涡模型的水轮机瞬态湍流模拟 |
| 2.1 高级湍流模拟技术简介 |
| 2.1.1 湍流理论发展概况 |
| 2.1.2 湍流的数值模拟 |
| 2.2 水轮机物理模型的建立及网格划分 |
| 2.3 水力机械非定常流动模拟方法 |
| 2.3.1 水力机械叶轮中流体运动方程 |
| 2.3.2 动静干扰的滑移网格技术 |
| 2.4 不可压缩非定常流动控制方程的分离求解 |
| 2.4.1 非定常流动的SIMPLEC法 |
| 2.4.2 PISO压力校正算法 |
| 2.5 基于大涡模拟的水轮机内瞬态湍流场特性分析 |
| 2.5.1 计算模型及数值实现 |
| 2.5.2 计算结果及分析 |
| 2.6 基于分离涡模型的水轮机内非定常流数值模拟 |
| 2.6.1 计算模型及数值实现 |
| 2.6.2 计算结果及分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 基于混合模型的水轮机空化和泥沙磨损湍流场数值模拟 |
| 3.1 水力机械中的多相湍流问题 |
| 3.1.1 水力机械中的空化流动及空蚀 |
| 3.1.2 水力机械中泥沙磨损的固液两相湍流 |
| 3.2 常用的多相流计算模型简介 |
| 3.2.1 多相流动模拟的方法 |
| 3.2.2 VOF模型 |
| 3.2.3 Mixture混合模型 |
| 3.2.4 Eulerian欧拉模型 |
| 3.3 基于混合均匀多相流模型的水轮机空化湍流场数值模拟 |
| 3.3.1 数值模拟方法 |
| 3.3.2 计算结果及分析 |
| 3.4 基于代数滑移混合模型的水轮机泥沙磨损湍流场数值模拟 |
| 3.4.1 数值模拟方法 |
| 3.4.2 计算结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于非结构动网格的槽道内活动导叶绕流数值模拟 |
| 4.1 有运动边界的非定常流动研究现状 |
| 4.2 水力机组水力过渡过程简介 |
| 4.2.1 水力过渡过程的概念 |
| 4.2.2 导叶的合理控制 |
| 4.3 动网格模拟技术 |
| 4.3.1 ALE坐标系下变形动网格的控制方程 |
| 4.3.2 动网格计算模型 |
| 4.3.3 动网格更新方法 |
| 4.4 基于非结构动网格的槽道内导叶不同关闭规律的数值模拟 |
| 4.4.1 计算对象和网格设计 |
| 4.4.2 边界条件 |
| 4.4.3 结果及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于浸入边界法的水轮机导叶动态绕流的大涡模拟 |
| 5.1 浸入边界法简介 |
| 5.1.1 浸入边界法的基本概念 |
| 5.1.2 不可压缩流体浸入边界法和大涡模拟的结合 |
| 5.2 湍流拟序结构研究简介 |
| 5.2.1 湍流拟序结构概况 |
| 5.2.2 流场中拟序(涡)结构的识别方法 |
| 5.3 全隐式耦合(Coupled)算法 |
| 5.4 浸入边界法在水轮机导叶动态绕流模拟中的应用 |
| 5.4.1 槽道内活动导叶动态绕流的IBM-LES模拟 |
| 5.4.2 槽道内双列线性动静叶栅动态绕流的IBM-LES模拟 |
| 5.4.3 导水机构双环列非线性叶栅动态绕流的IBM-LES模拟 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A (攻读博士学位期间撰写的学术论文) |
| 附录B (攻读博士学位期间参与的科研项目) |
| 附录C (槽道内双列线性动静叶栅绕流的IBM-LES模拟) |
（8）喷水推进泵流场数值模拟分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的目的和意义 |
| 1.2 准三维与全三维设计方法研究现状 |
| 1.3 汽蚀概述 |
| 1.3.1 汽蚀现象的本质 |
| 1.3.2 汽蚀的危害 |
| 1.3.3 汽蚀基本方程 |
| 1.3.4 提高汽蚀性能的主要方法 |
| 1.4 汽蚀现象的国内外研究现状 |
| 1.4.1 国外方面 |
| 1.4.2 国内方面 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 喷水推进泵的准三维反问题设计 |
| 2.1 两类流面基本理论 |
| 2.2 奇点分布法 |
| 2.3 准三维反问题设计方法数学模型 |
| 2.3.1 控制方程 |
| 2.3.2 准三维反问题设计步骤 |
| 2.3.2.1 轴面流道网格的生成 |
| 2.3.2.2 速度矩分布 |
| 2.3.2.3 叶片加厚 |
| 2.4 本文优化设计的思路 |
| 2.5 程序的调试 |
| 2.6 喷水推进泵的三维造型 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 喷水推进泵湍流数值计算方法 |
| 3.1 控制方程 |
| 3.1.1 N-S 方程 |
| 3.1.2 RANS 方程 |
| 3.2 湍流模型 |
| 3.3 离散与求解 |
| 3.3.1 基本方程的离散 |
| 3.3.2 算法 |
| 3.4 模型的计算区域和网格划分 |
| 3.4.1 计算区域 |
| 3.4.2 喷水推进泵网格划分 |
| 3.5 边界条件的处理 |
| 3.5.1 进出口边界条件 |
| 3.5.2 壁面边界条件 |
| 3.5.3 混合平面 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 数值计算结果及分析 |
| 4.1 速度矩分布对泵性能的影响 |
| 4.1.1 设计方案 |
| 4.1.2 数值模拟及性能预测 |
| 4.2 叶轮入口液流角对泵性能的影响 |
| 4.2.1 设计方案 |
| 4.2.2 数值模拟及性能预测 |
| 4.3 叶片最大厚度位置对泵性能的影响 |
| 4.3.1 设计方案 |
| 4.3.2 数值模拟及性能预测 |
| 4.4 叶片进口边位置对泵性能的影响 |
| 4.4.1 设计方案 |
| 4.4.2 数值模拟及性能预测 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 提高转速的设计 |
| 5.1 计算方案一 |
| 5.2 计算方案二 |
| 5.2.1 相似定律 |
| 5.2.2 确定方案 |
| 5.2.3 数值模拟及性能预测 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（9）超临界机组调节级导叶和高压级实验及改型数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 汽轮机概述 |
| 1.2 叶轮机械内损失的认识方法历程 |
| 1.2.1 叶型损失 |
| 1.2.2 二次流损失 |
| 1.3 叶轮机械内损失控制方法 |
| 1.3.1 可控涡方法 |
| 1.3.2 附面层控制法 |
| 1.3.3 修改叶型法（均匀、前和后加载叶型） |
| 1.3.4 子午收缩和子午扩张 |
| 1.3.5 三维端壁 |
| 1.3.6 特殊处理方法 |
| 1.4 弯、掠叶片 |
| 1.4.1 掠叶片国内外研究情况 |
| 1.4.2 弯扭叶片国内外研究情况 |
| 1.5 本论文的主要研究内容和目的 |
| 第2章 实验设备与数值仿真 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.2.1 风洞及自动测试系统介绍 |
| 2.2.2 探针及其校准 |
| 2.2.3 调节级导向叶栅实验模型 |
| 2.2.4 高压级静叶栅实验模型 |
| 2.2.5 高压级动叶栅实验模型 |
| 2.2.6 流场显示 |
| 2.3 实验数据处理 |
| 2.3.1 叶栅坐标系统及二次流定义 |
| 2.3.2 实验数据处理所用公式 |
| 2.3.3 误差分析 |
| 2.4 数值模拟软件及数值方法 |
| 2.4.1 数值模拟软件 |
| 2.4.2 数值模拟方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 调节级导叶实验研究与改型设计的数值分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 原型叶栅气动特性的实验研究 |
| 3.2.1 静压系数沿叶型的分布 |
| 3.2.2 叶片表面静压系数等值线分布 |
| 3.2.3 横截面总压损失系数等值线 |
| 3.2.4 节距平均总压损失系数沿叶高的分布 |
| 3.2.5 横截面总流动损失沿轴向的变化 |
| 3.2.6 端壁与叶片表面流动的墨迹显示 |
| 3.3 改型设计的数值研究 |
| 3.3.1 计算模型及边界条件 |
| 3.3.2 商用软件NUMECA的实验验证 |
| 3.4 数值模拟结果讨论 |
| 3.4.1 静压系数沿叶型的分布 |
| 3.4.2 静压系数等值线 |
| 3.4.3 叶片表面极限流线谱 |
| 3.4.4 栅后节距平均总压损失系数和气流角沿叶高的分布 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 高压级静叶栅实验与改型设计的数值研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验结果与讨论 |
| 4.2.1 静压系数沿叶片表面的分布 |
| 4.2.2 壁面流动显示 |
| 4.2.3 横截面总压损失等值线与节距平均总压损失沿叶高的分布 |
| 4.2.4 横截面总流动损失沿轴向的增长及总流动损失随冲角的变化 |
| 4.3 静叶栅改型设计的数值研究 |
| 4.3.1 叶栅掠的定义及计算方案 |
| 4.3.2 高压级静叶栅的数值模拟校核 |
| 4.3.3 静压系数沿叶型的分布 |
| 4.3.4 叶片表面静压系数的分布 |
| 4.3.5 壁面极限流线 |
| 4.3.6 栅后节距平均能量损失系数分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 高压级动叶栅实验与改型设计的数值研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验结果与讨论 |
| 5.2.1 静压系数沿叶型的分布 |
| 5.2.2 叶片表面静压等值线 |
| 5.2.3 总压损失系数等值线 |
| 5.2.4 节距平均总压损失系数沿叶高的分布 |
| 5.2.5 横截面总流动损失沿轴向的增长及总流动损失随冲角的变化 |
| 5.2.6 壁面流动显示 |
| 5.3 高压级动叶栅改型设计的数值研究 |
| 5.3.1 高压级静叶栅的数值模拟校核 |
| 5.3.2 静压系数沿叶型分布 |
| 5.3.3 叶片表面静压系数的分布 |
| 5.3.4 壁面极限流线 |
| 5.3.5 栅后节距平均能量损失系数沿叶高的分布 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 高压级掠叶片匹配数值仿真 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 高压级数值模拟的计算方法、边界条件及网格划分 |
| 6.3 全工况下高压级气动性能分析 |
| 6.3.1 节距平均静压系数沿叶高的分布 |
| 6.3.2 叶栅端壁静压系数等值线 |
| 6.3.3 栅后能量损失沿叶高的分布 |
| 6.3.4 气流角 |
| 6.3.5 栅后节距平均反动度沿展向分布 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）对旋风机流场实验研究及数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 引言 |
| 1 绪论 |
| 1.1 对旋风机概述 |
| 1.2 多级叶排间干涉实验研究现状 |
| 1.3 轴流风机数值模拟现状 |
| 1.4 论文的主要工作 |
| 2 对旋风机性能实验研究 |
| 2.1 对旋风机速度三角形 |
| 2.2 径向平衡方程式 |
| 2.3 轴流通风机特性曲线 |
| 2.4 不同级间间隙的风机性能实验 |
| 2.4.1 对旋风机实验装置及安装类型 |
| 2.4.2 测试仪器及方法 |
| 2.4.3 P-Q曲线(压力—流量曲线)对比 |
| 2.4.4 N-Q 曲线(压力—流量曲线)对比 |
| 2.4.5 η-Q 曲线(效率—流量曲线)对比 |
| 2.5 转速变化对风机气动参数的影响 |
| 2.5.1 风机变频调速原理 |
| 2.5.2 实验数据处理 |
| 2.6 小流量工况特性分析 |
| 2.6.1 对旋风机小流量工况流场分析 |
| 2.6.2 轴流风机消驼方法 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 对旋风机噪声研究 |
| 3.1 风机噪声的产生 |
| 3.1.1 涡流噪声 |
| 3.1.2 旋转噪声 |
| 3.2 对旋风机噪声测试及频谱分析 |
| 3.2.1 对旋风机噪声测试 |
| 3.2.2 对旋风机噪声频谱分析 |
| 3.3 对旋轴流风机噪声特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 对旋风机内部流场实验研究 |
| 4.1 实验方案的确定及实验布置 |
| 4.2 球形压力五孔探针测量技术及校正 |
| 4.2.1 球形压力五孔探针测量技术 |
| 4.2.2 球形压力五孔探针的校正 |
| 4.3 对旋风机级间压力场的分布研究 |
| 4.4 对旋风机级间稳态速度场的分布研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 对旋风机扩散筒数值模拟研究 |
| 5.1 风机扩散筒介绍 |
| 5.1.1 扩散筒的型式和当量圆锥 |
| 5.1.2 扩散筒的效率 |
| 5.2 扩散筒压力损失的理论计算 |
| 5.2.1 扩散筒的压力损失 |
| 5.2.2 沿程阻力系数的确定 |
| 5.3 数值模拟方法 |
| 5.3.1 FLUENT 简介 |
| 5.3.2 基本控制方程 |
| 5.3.3 初始流场与边界条件 |
| 5.3.4 离散方法与格式 |
| 5.3.5 压力与速度耦合的处理 |
| 5.4 扩散筒数值模拟 |
| 5.4.1 扩散筒模型的建立 |
| 5.4.2 数值模拟结果 |
| 5.4.3 计算结果分析 |
| 5.5 本章小节 |
| 6 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 前景展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及读研期间主要科研成果 |
四、变工况非定常叶栅绕流数值仿真（论文参考文献）
- [1]某型汽轮机中压叶型及叶栅气动特性的实验研究[D]. 曲文波. 哈尔滨工业大学, 2021
- [2]机动条件下喷水推进泵瞬态特性研究[D]. 陆友东. 江苏大学, 2020(02)
- [3]过渡态下涡轮叶尖气动换热特性研究[D]. 钱梦成. 上海交通大学, 2020
- [4]轴流泵水力模型优化设计方法及关键技术研究[D]. 石丽建. 扬州大学, 2017(06)
- [5]双向轴流泵的优化设计及内流特性研究[D]. 马鹏飞. 华中科技大学, 2016(08)
- [6]船舶汽轮机叶栅气动性能优化与实验[D]. 高雷. 哈尔滨工程大学, 2013(12)
- [7]水轮机内部非定常湍流的数值模拟研究[D]. 黄剑峰. 昆明理工大学, 2013(01)
- [8]喷水推进泵流场数值模拟分析[D]. 舒春英. 哈尔滨工程大学, 2010(05)
- [9]超临界机组调节级导叶和高压级实验及改型数值研究[D]. 冯子明. 哈尔滨工业大学, 2009(05)
- [10]对旋风机流场实验研究及数值模拟[D]. 凌志军. 安徽理工大学, 2009(06)