一、贴体坐标网格快速生成技术及其在平面叶栅流场计算中的应用（论文文献综述）
杨帅[1]（2021）在《基于源项法的涡轮叶片气膜冷却多目标优化》文中提出燃气轮机作为当今世界最先进的能量转换机械之一,在动力机械领域有着举足轻重的战略地位。随着社会的不断进步,燃气轮机也在向着高性能,高参数,轻量化的趋势发展。而高性能高参数意味着燃气涡轮前温度的不断提升,这给涡轮叶片带来了极高的热负荷。而气膜冷却作为简单高效的冷却方式,被广泛应用于涡轮叶片的冷却中。本文结合试验设计（DOE）,源项数值模拟（SCFD）,响应面优化方法（RS）,针对某涡轮叶片叶顶,叶片表面处气膜展开气动传热性能多目标优化,旨在得到气热表现俱佳的气膜冷却方案。研究内容包括以下三个方面:（1）源项数值模拟准确性验证。为降低优化过程中计算成本,本文采用了一种基于源项的CFD技术。该方法无需构建真实气膜孔结构和生成贴体网格,只需在气膜孔附近构建喷气源项域,随后在网格点上定义材料多孔度,并在控制方程中引入与材料多孔度有关的喷气源项函数。采用基于源项的数值模拟方法,计算了某一翼型冠涡轮平面叶栅的气动流场,然后,在翼型冠源项基础上,分别增加了密封齿和叶顶喷气源项,以研究源项法在有密封齿和有叶顶喷气翼型冠叶栅性能计算中的准确性。通过与基于贴体网格（即真实结构）的数值模拟结果相对比,发现源项法计算能够较准确地评估翼型冠、密封齿和叶顶喷气对涡轮叶栅气动性能的影响。（2）涡轮叶片叶顶气膜冷却多目标优化。采用DOE试验设计及响应面优化方法,首先对优化设计变量即叶顶喷气孔轴向几何位置信息进行采样,并采用源项数值模拟对目标函数即叶栅气动性能,传热性能进行评估,在DOE试验计算完成后,对得到的样本点信息进行响应面拟合并优化,旨在得到气热表现俱佳的叶顶喷气孔布置方案。（3）涡轮叶片表面气膜冷却多目标优化。为合理布置涡轮叶片表面喷气孔的位置,采用同样的优化方法对叶片压力面气膜孔轴向几何位置展开气动传热性能多目标优化,对优化设计得到的方案进行几何重构,并采用贴体网格进行数值验证,结果表明相同冷气流量下,优化后气膜孔使得叶片表面平均热流密度提高,冷却效果改善明显。
屈骁[2]（2020）在《超高负荷低压涡轮端区非定常流动机理及新型调控方法研究》文中研究指明低压涡轮高负荷设计是减轻低压涡轮部件重量,提升军用发动机推重比、民用发动机经济性的有效途径之一。然而叶片负荷的提高势必会增大端区横向压差,增强二次流、加剧损失。尤其是Zweifel数1.4以上的超高负荷低压涡轮,其内部存在异常严重的流动分离现象,极大地限制了超高负荷叶片在低压涡轮设计中的应用。本文针对高性能航空发动机设计中这一重要技术瓶颈,围绕低压涡轮端区非定常流动机理及流动损失控制等问题,以具有尾迹扫掠模拟功能的低速大尺寸叶栅风洞为实验载体,采用实验和数值计算相结合的研究方法,深入细致地开展了以下4方面的研究工作:（1）典型低压涡轮内部端区二次流的演化机制:以典型常规负荷低压涡轮叶片为研究对象,采用实验测试为主,数值计算为辅的研究方法,重点分析了低压涡轮内部端区二次流的非定常演化机制,掌握了上游尾迹对端区二次流、叶片附面层以及相关损失的影响规律,详细探讨了来流雷诺数、端壁边界层厚度对端区二次流的影响机理,并尝试利用上游尾迹扫掠抑制端区二次流的发展。研究发现:上游尾迹可以改善叶栅前缘攻角特性,降低叶片前端负荷,尾迹中的正负涡团与轮毂通道涡相互作用交替进行,二次湍动能在整个周期内的时均值降低,削弱了端区二次流的强度。（2）上游尾迹扫掠下低压涡轮端区二次流非定常时空演化机制及建立端区涡系结构模型:在典型低压涡轮叶片的基础上发展了两套不同负荷分布的超高负荷低压涡轮叶片（Zw=1.58）,重点分析了上游尾迹与超高负荷低压涡轮端区二次流的相互作用机理,在定常和非定常气动环境下获得了来流雷诺数、尾迹扫掠频率和叶片负荷分布对端区二次流特性及其损失发展的影响规律。在此基础上,通过凝练总结定常和非定常工况下端区复杂涡系结构的迁移规律,完善并建立了超高负荷低压涡轮端区定常和非定常涡系结构模型,进一步深化对超高负荷低压涡轮端区二次流形成和发展过程的认识。（3）上游尾迹与非轴对称端壁对端区二次流耦合控制机理研究:非轴对称端壁的设计优化需要考虑上游非定常效应的影响,否则定常工况下设计的非轴对称端壁应用在真实涡轮环境下很可能出现负面效应。以尾迹周期性扫掠下低压涡轮端区二次流发展演化规律为出发点,优化非轴对称端壁几何结构参数,在非定常尾迹扫掠下揭示非轴对称端壁对端区二次流及其涡系结构影响机理;在此基础上,进一步提升叶片负荷,在定常和非定常工况下,对比光滑壁面和非轴对称端壁作用下的超高负荷低压涡轮端区涡系结构的流场变化;初步建立上游尾迹与非轴对称端壁的耦合机制,结果表明,上游尾迹耦合非轴对称端壁较大限度地进一步抑制低压涡轮端区流动分离。（4）激振器射流与端壁抽吸对附面层和二次流的综合调控机制研究:将机理性研究成果应用到低压涡轮流动控制当中,探索了超高负荷低压涡轮端区流动损失的新型控制方法。针对低雷诺数下超高负荷后加载叶片吸力面出现开式大分离的问题,采用大涡模拟的计算方法,开展了脉冲射流式涡激振器对超高负荷低压涡轮附面层的调控机制研究;随后详细分析了尾迹扫掠下端壁边界层抽吸对超高负荷低压涡轮端区二次流的控制机理;最后探讨了射流式涡激振器和端壁边界层抽吸对吸力面附面层和端区二次流的综合调控机制,实现吸力面射流与端壁边界层抽吸流量的平衡,达到削弱二次流、抑制吸力面分离泡的目的,使超高负荷低压涡轮气动损失减小约66.8%,显着提升了低压涡轮部件的气动性能,为超高负荷低压涡轮内部流动损失的综合调控提供了一个新的思路。
杨帅,刘艳,张敏,杨金广[3]（2020）在《基于源项和贴体网格CFD的翼型冠涡轮叶栅气动性能预测对比》文中研究指明翼型冠是控制涡轮叶片叶顶泄漏流动的一种叶顶结构。在翼型冠涡轮叶栅气动性能的数值模拟中,为降低计算成本,本文采用了一种基于源项的CFD技术。该方法无需构建翼型冠真实几何结构和生成贴体网格,只需在叶顶附近构建源项域并采用均匀网格进行离散,随后在网格点上定义材料多孔度,并在控制方程中引入与多孔度有关的源项函数。采用基于源项的数值模拟方法,首先计算了某一翼型冠涡轮平面叶栅的气动流场,并分析均匀网格尺寸和湍流模型方程源项对计算结果的影响。然后,在翼型冠源项基础上,分别增加了密封齿和叶顶喷气源项,以研究源项法在有密封齿和有叶顶喷气翼型冠叶栅性能计算中的准确性。通过与基于贴体网格（即真实结构）的数值模拟结果相对比,发现源项法计算能够较准确地评估翼型冠、密封齿和叶顶喷气对涡轮叶栅气动性能的影响。此外,降低均匀网格尺寸能提高源项法的可靠性。研究有助于发展用于模拟包含任意复杂结构流动问题的计算方法,能为基于源项法的翼型冠叶顶结构优化提供快速准确的数值模拟工具。
陈金强[4]（2020）在《基于高精度并行算法的尾缘噪声直接数值模拟》文中进行了进一步梳理尾缘噪声是压气机/风扇叶片和机翼的翼型自噪声的主要来源之一,详细了解其产生的机制将有利于更安静的飞机和推进系统的设计。计算气动声学基于描述流动和声场的基本控制方程,通过数值模拟研究气动噪声的产生原理和特性,能够帮助人们进一步理解其的物理机制。随着计算机飞速发展,对叶片尾缘噪声进行直接数值模拟以探索尾缘噪声的形成和传播机制变得可行。从计算气动声学的角度出发,为了满足计算气动声学对高精度高效率的计算要求,本文将高精度、低色散、低耗散的有限差分紧致格式应用于尾缘噪声的直接数值模拟中。本文通过理论推导,提出了实现紧致格式并行计算并保持一致精度和色散特性的方法,并且通过一系列数值算例验证了该的可行性和准确性。在此基础上,本文开发出了高精度的直接数值模拟求解器,并且通过圆柱绕流和绕NACA0012翼型流、平面叶栅流场的数值模拟和流动特性分析,检验了该求解器的有效性和准确性。同时,初步揭示了从临界涡脱落状态开始增大雷诺数对绕NACA0012翼型尾缘涡结构的变化情况。最后,经过对圆柱绕流噪声计算的验证后,本文对NACA0012翼型尾缘噪声进行了直接数值模拟。结果分析表明临界涡脱落状态下,NACA0012翼型尾缘噪声源主要为偶极子声源,尾缘对噪声的传播具有散射和放大效果;随着雷诺数一定程度的增大,附着涡脱落形成的偶极子声源逐渐成为主导,其声压值和波长都增大。
邱磊[5]（2020）在《发动机叶片表面的机器人精密磨削加工》文中认为航空发动机叶片的叶形面质量对于发动机整机性能具有重要影响,复杂的叶片叶型设计满足了对叶片的空气动力学要求的不断提升,也给叶片加工制造带来了很大困难。专用的叶片数控磨削机床的使用提高了叶片加工的效率和精度,但由于叶片种类繁多,且大多数处于不断改进和变化,专用叶片数控磨床尚很难适应所有的叶片磨削加工。关节型机器人用于航空发动机叶片的加工,已引起领域内的重视,鉴于应用机器人进行叶片表面磨削,具有一定的技术优势,因此,具有很好的发展前景。本文面向航空发动机叶片制造技术发展需求,开展航空发动机叶片机器人精密磨削加工相关理论和关键技术研究,主要研究内容和成果如下。（1）基于表面粗糙度模型理论描述发动机叶片的表面质量、表面的微观形貌特征,通过数值模拟的方法,对某型叶片的平面叶栅进行流场分析,设置不同的叶片与气流交界面的壁面函数,获得若干组计算结果,与光滑表面的叶片流场模拟值进行比较,得到兼顾叶片性能和经济效益的表面粗糙度值。根据叶片成型的原理和叶片积叠面的几何特点,对叶片的加工误差进行研究,分析这些误差存在的形式和所处位置,指出加工方法的不足成为误差来源的可能性。选取某航空发动机第二级压气机基元级的平面叶栅作为研究对象,通过数值计算的方法,定量分析了各种误差所造成的负面影响。（2）研究基于机器人对叶片进行分区域磨削加工的技术方法,利用机器人执行端拟合叶片的复杂表面,以完成叶片毛坯的磨削。使用样条曲线拟合叶片毛坯的轮廓曲线,并根据叶片截面轮廓曲率判断被加工区域的属性,以此划分加工区域。研究机器人夹持磨削工具或夹持叶片工件的工作模式,针对不同特点的叶片和不同的加工需求,提出了四种基于机器人的叶片表面磨削方案及其机器人的布置方案。对基于机器人的叶片表面磨削加工的空间曲面拟合、路径规划技术进行了实验验证。（3）从宏观尺度和微观尺度两方面对叶片表面磨削中的接触形态和接触力展开研究。在宏观方面,提出基于接触理论的叶片表面与磨削工具的接触模型;在微观方面,选取带有铣削纹理的叶片表面微元和粘附有磨粒颗粒群的磨削工具微元进行研究,从理论上建立了相关数学模型,且使用数值模拟方法对接触力进行了仿真分析。研究磨粒群颗粒的行为特点,用剪胀理论阐述磨削过程中磨粒群的受力和变形、逃逸失效等行为,建立了磨粒颗粒的接触力传递模型,并进行了仿真分析。建立了砂带机接触轮与叶片表面接触力的测量装置,基于机器人夹持小型砂带机、变位器夹持叶片工作模式进行了叶片磨削实验。（4）针对长时间加工叶片的磨削工具,研究其磨粒对材料去除能力的衰减因素,以保证叶片表面质量的一致性。依据磨粒的磨损程度确定磨削工具的寿命,将磨粒的磨损进程分为三个阶段,分别对三个阶段的磨粒磨削能力进行了数值模拟分析,将仿真获得的数值代入参数模型,计算出模型所预测的参数,通过实验获取实测参数值,并与仿真值进行对比,评估参数模型的稳定性和准确度。
吴东润[6]（2019）在《多级轴流压气机通流分析模型与验证》文中研究说明通流分析是多级轴流压气机气动设计中非常重要的环节,先进压气机设计要求进一步发展通流分析模型。本文提出并验证了一套适用于通流分析的叶片力模型和通流分析经验模型,开发了基于上述模型的通流分析程序。以NASA/GE E3十级高压压气机、NASA/GE四级LSRC和课题组独立设计建造的立式四级低速大尺寸压气机（SJTULSRC）共三台压气机为典型案例,验证了通流分析模型的预测精度。本文的主要研究成果如下:（1）开发了通流分析程序,在数值方法中完整添加了反映压气机设计经验的叶片力模型,解决了通流分析不求解周向流场,无法分辨周向尾迹和分离的问题。叶片力模型包括无粘和粘性叶片力两类,其中无粘叶片力垂直于落后角经验模型生成的流面,不产生损失,使流动按照落后角经验模型指定的流动方向发展;粘性叶片力模型反映压气机的流动损失,使通流分析数值计算结果与通流分析经验模型预测完全吻合。（2）提出了完整的非设计工况通流分析模型,改进了已知的设计工况通流分析模型,使模型适用于新型叶型的气动性能预测。在改进设计工况通流分析模型时,基于统计分析检验了二维B2B截面计算的误差。对于计算误差较大的设计落后角模型,给出了拓展已知模型至新型叶型应用的方法。所提出的非设计工况通流分析模型基于落后角的隐函数,解析表达了落后角随攻角的变化率,适用于全叶高和全工况的落后角预测。模型利用了落后角的隐函数描述叶片的无量纲载荷,基于任意阶多项式拟合衡量了非设计工况的损失。（3）搭建了四级低速大尺寸压气机试验台SJTULSRC,对新型高压压气机原型级进行了低速模化试验,形成了适用于高压压气机气动设计的通流分析模型。通过对设计点和近失速点逐排叶片的级间性能测试试验,以及详细的试验数据和通流分析解对比,验证了本文开发的通流分析程序预测精度,为高压压气机气动设计提供了可靠的预测模型和数值程序。
张敏[7]（2019）在《涡轮动叶叶顶间隙泄漏控制及结构优化研究》文中指出随着航空发动机推重比不断增大和大功率燃气轮机结构紧凑化的发展趋势,涡轮动叶叶片载荷不断提高,由此导致叶顶间隙泄漏流动增强,进而使动叶气动损失增大。针对这一问题,本论文采用风洞试验和数值模拟方法,研究不同叶顶结构涡轮叶栅的间隙泄漏流动特征,在此基础上,开展叶顶结构优化,并分析优化叶顶对泄漏流和叶栅性能的影响机理。研究旨在控制叶顶间隙泄漏以提高叶栅与涡轮效率。研究内容包括以下四个方面:一、翼型冠对涡轮平面叶栅性能的影响研究。针对翼型冠结构,采用数值模拟方法分析全周小翼宽度和部分冠位置对平面叶栅流场结构和气动性能的影响机理,获得部分冠位置的设计准则;在翼型冠叶顶上,增加两个密封齿,叶栅风洞试验和数值模拟结果表明密封齿能进一步提高翼型冠的间隙泄漏控制能力。二、带翼型冠涡轮级性能和动叶旋转效应研究。基于LISA 1.5级涡轮,采用数值模拟方法分析平顶、整冠、全周小翼和翼型冠对涡轮级气动性能的影响规律,研究表明两种动叶叶顶间隙下,翼型冠都能使涡轮效率提高;然后,基于该涡轮平顶和翼型冠动叶栅,通过数值模拟对比分析叶片旋转和机匣旋转对叶顶间隙泄漏流动和叶栅气动性能影响的异同,发现不同旋转条件下,翼型冠叶栅的气动损失都低于平顶叶栅。三、基于源项的数值模拟（SCFD）技术及其在翼型冠喷气孔优化中的应用。为节省数值计算成本,建立带源项模型的流动传热控制方程,通过模拟典型涡轮流动和传热问题,分析均匀网格和湍流模型方程源项对SCFD计算准确性的影响;然后,采用SCFD、基于贴体网格的数值模拟（BCFD）和叶栅风洞试验,研究有叶顶喷气时翼型冠叶栅的气动性能,结果表明不同喷气流量下,SCFD预测的叶栅损失与BCFD和试验结果一致,基于此,通过使用SCFD的数值优化方法,获得使叶栅性能提高的翼型冠叶顶喷气孔布置。四、动叶叶顶结构拓扑优化研究。采用SCFD、拟灵敏度和伴随灵敏度分析方法,建立流体拓扑优化体系。以进出口总压损失最小为优化目标,首先对突扩管和U型管流道进行设计,以分析拓扑优化生成损失小性能高流路的潜力;基于二维叶顶间隙泄漏模型,开发叶顶结构的拓扑优化算法,并对三维涡轮叶栅不同轴向位置截面的叶顶结构开展拓扑优化设计,通过风洞试验和数值计算表明优化叶顶能抑制间隙内部的泄漏损失和间隙出口的泄漏流量,从而使叶栅气动性能提高。以上研究为翼型冠的工程应用和为流体拓扑优化应用于涡轮动叶叶顶结构设计提供了理论依据和技术支撑。
徐皓[8]（2019）在《附面层振荡抽吸控制高负荷扩压叶栅内部分离流动的机理研究》文中提出对航空发动机推重比日益提升的要求对轴流压气机的气动设计提出了巨大的挑战。压气机负荷提高的同时,伴随而来的剧烈分离流动不仅严重影响了效率,甚至会阻碍整机的稳定性。所以在保证高负荷工作的同时,维持内部流动高效是叶轮机械从业者孜孜以求的理想境界。在被动流动控制手段的潜力逐渐被充分发掘的今天,若要进一步提升压气机级负荷,主动流动控制技术的介入必然是压气机领域未来的发展重点。哈尔滨工业大学发动机气体动力研究中心团队在深刻理解了压气机内部流动机理的基础上,提出了低反动度压气机设计理念。针对转静部件不同的流动情况,释放动叶的扩压需求,而着力于总压升;采用主动控制手段组织静叶流动,实现大幅静压升。动静叶各司其职,各自内部流动矛盾鲜明,且克服了传统吸附式压气机动叶部件上施加主动抽吸带来的结构强度问题。在这一背景下,附面层抽吸技术控制效果是决定低反动概念能否成功实现的重要一环。为了进一步改善抽吸控制的效果,降低成本,并提升对变工况的敏感性,本文将振荡激励引入抽吸流量中,并对其进行了系统的研究。首先开展了关于扩压翼型附面层分离的二维uRANS和LES仿真计算。在相同外部条件下,对比定常抽吸和振荡抽吸在大尺度分离流场中的控制效果。采用模态分析手段对流场进行了分析,探究了振荡抽吸控制背后的非线性物理过程。结果表明,振荡抽吸控制效果受非定常控制参数的影响。当激励频率适当时,振荡抽吸能够进一步减小叶栅损失系数。最优频率受激励幅值影响,但总体来说等于叶片尾缘脱落涡特征频率或其倍频。当激励频率一定时,控制效果并不随着激励幅值的增加而单调改善。振荡抽吸继承了定常抽吸削弱附面层分离程度的优势,在此基础上通过引入周期性激励信号实现了对流场分离结构的重构过程。通过诱导额外涡输运过程来促进回流区低能流体同主流的动量交换。激励后的流场结构更为简单。大涡模拟结果证明了uRANS计算结果对分离流动在定性描述方面的可靠性。对非控流场的稳定性分析表明,分离流场处于中立稳定的状态,在受到外界扰动时,容易发生改变。当引入抽吸控制时,分离流场的全局稳定有所提升,而振荡抽吸控制的流场全局稳定性特征更好。在理清振荡抽吸对二维附面层分离现象的作用机理后,转而在三维平面扩压叶栅中开展了研究。首先在对平面扩压叶栅内部各集中涡系结构进行了在探索。明确了在不同负荷水平扩压叶栅内流动恶化的主次矛盾:在常规负荷时,主要矛盾为通道涡结构;当负荷过高发生角区失速时,此时吸力面分离成为主要叶栅性能的流动结构。在此基础上对基于吸力面槽抽吸方式振荡抽吸控制角区分离流动的效果进行了深入探索。结果表明在振荡激励的作用下,原本角区层状的分离涡被离散成独立的展向涡管并向下游输运。而流向涡系结构（如马蹄涡和通道涡）并未受到较大影响。性能方面,新形成的离散分离涡结构虽然加剧了局部损失的产生,但显着削弱了时均叶栅损失并改善了叶栅通流情况。离散分离涡的形成机理同二维分析中得到的结论基本一致。吸力面抽吸槽产生的非定常扰动诱导分离剪切层卷起集中涡,不同叶高的类似过程共同形成了展向涡管。离散的分离涡促进了主流与回流区内部低能流体的动量交换,提升了低能流体的动量水平,从而起到了减小损失和改善通流的效果。之后在中亚音马赫数来流下的计算结果表明振荡抽吸的更高马赫数时其优势依然能够保持。最后考察了流况最为复杂的级环境中振荡抽吸技术的控制效果。初步验证该技术的有效性。对级流动进行了详细的流动分析,理清各流动现象的主次地位,以为改善振荡抽吸配置提供方向。结果表明:不同的典型工况下,决定压气机级性能的主要矛盾不同:在近失速工况下（NS）,静叶中附面层分离相关流动是损失的主要来源;随着流量增加,静叶流动趋于有序,此时动叶叶顶泄漏流动成为左右性能的主要因素,尤其在接近堵塞点（NC）的情况。振荡抽吸技术在吸力面分离现象为主要矛盾的工况下,可以发挥其全部优势;但在静叶流动较好的工况下反而因其带来额外粘性耗散而使级性能下降。虽然在级环境下,动叶尾迹的周期性扫掠会诱导静叶分离附面层成离散状,特征频率同转子转动频率一致,但强度较弱;振荡抽吸诱导的离散吸力面分离涡强度更高,其频率同激励频率一致,其机理同平面叶栅中总结出的规律大体一致。
陈好[9]（2019）在《结冰粗糙度对旋翼气动特性影响的模拟研究》文中进行了进一步梳理桨叶结冰会严重破坏旋翼气动性能,降低直升机的操纵性和稳定性,严重威胁直升机飞行安全,开展旋翼结冰机理及旋翼防/除冰相关问题的研究,具有重要的理论意义和实际价值。旋翼结冰时,桨叶表面不断堆积冰层,因为冰颗粒分布不均匀,形成了结冰粗糙度。这种粗糙度微元不仅会在局部范围内影响有关气动系数,也会继续影响后续旋翼结冰特性。因此,研究结冰现象以及结冰粗糙度对旋翼气动特性的影响具有研究的必要性。鉴于此,针对旋翼结冰数值模拟和结冰粗糙度影响的相关问题,开展了考虑结冰粗糙度的旋翼结冰计算分析。主要的研究工作包括:第一章,阐述了直升机旋翼结冰以及结冰粗糙度有关问题的研究背景,综述了直升机CFD方法、旋翼结冰数值模拟方法国内外研究现状,指出了目前研究仍存在的不足之处,提出了本文的研究内容及对应的研究方法。第二章,在网格生成上,发展了一套适用于旋翼非定常流场数值模拟的结构运动嵌套网格系统;针对结冰粗糙度引起的桨叶外形变化,发展了基于弹簧网格的桨叶网格重构方法;基于所建立的结构运动嵌套网格,构建了一套考虑结冰粗糙度的翼型/旋翼非定常流场数值模拟方法,为旋翼结冰预测及结冰粗糙度对旋翼气动特性的影响提供高精度的空气流场信息。第三章,在构建翼型/旋翼结冰数值模拟方法中,本章节发展了基于欧拉法的旋翼桨叶结冰表面三维水滴撞击特性求解方法;建立了翼型/旋翼结冰热力学模型与结冰预测方法;在旋翼CFD流场计算方法的基础上,开展了典型状态下翼型和旋翼悬停状态的结冰计算。第四章,开展了旋翼结冰特性的分析研究。基于建立的适合旋翼运动结冰计算方法,开展了典型翼型及桨叶结冰计算工作;针对旋翼结冰的影响因素,选取悬停状态分析了温度以及平均水滴直径对旋翼结冰的影响。第五章,开展了结冰粗糙度对翼型/旋翼气动特性的影响分析研究。对典型状态下的带有结冰粗糙度的翼型进行气动特性计算工作;针对结冰粗糙度的不同参数,分析计入粗糙度的翼型气动特性的影响;针对悬停状态,对带有结冰粗糙度的典型旋翼进行了气动特性计算和简要分析;基于前文的研究内容开展了典型状态下的带有结冰粗糙度的翼型结冰特性计算和分析研究。第六章,总结及后续研究工作。对论文的研究工作进行了总结,指出论文的创新点和新颖的结论,并提出了下一步需要开展的研究工作展望。
辛建建[10]（2018）在《基于虚拟网格和梯度增量level set方法的流固耦合算法研究及应用》文中研究指明流体与刚性或弹性结构物的流固耦合相互作用是船舶与海洋工程领域的经典问题,例如出入水砰击、液舱晃荡和涡激振荡。相关问题涉及复杂的流动特性包括非线性自由表面、复杂多体与结构大变形等,数值模拟此类流固耦合问题面临巨大挑战。针对复杂多体、三维自由表面、大变形流固耦合数值模拟问题,目前已有的文献多借助于商业CFD/CSD（Computational Fluid Dynamics/Computational Solid Dynamics）软件平台,鲜有涉及自主开发的流固耦合计算平台。本文发展了一个基于直角网格方法的多相流固耦合计算模型,采用Fortran 90语言开发了相应的计算程序,并模拟了刚性或柔性边界流固耦合相互作用问题。主要研究内容如下:介绍了控制不可压缩粘性流动的N-S（Navier-Stokes）方程及离散方法。在交错直角网格上以时间半隐式有限差分法离散控制方程,分步法结合TVD-RK3（Total Variation Diminishing-Third Order Runge-Kutta）格式进行时间推进,TVD-MUSCL（Monotonic Upstream-centered Scheme for Conservation Laws）格式离散对流项,ICCG（Incomplete Cholesky Conjugate Gradient）算法求解压力泊松方程离散形成的线性方程组。以Taylor-Green流动为例,验证了本文N-S方程求解器的空间和时间精度。针对任意刚性或弹性动边界流动模拟,提出径向基函数虚拟网格法。其中,引入径向基函数（Radial Basis Function,RBF）拟合任意刚性甚至弹性物体表面,并根据等值面距离函数有效识别网格的属性状态;开发RBF插值技术以重构虚拟网格变量值,进而施加复杂物面的无滑移边界条件;针对动边界压力振荡问题,提出虚拟网格框架下的面积分数表示方法通过修正压力泊松方程以提高局部质量守恒性,进而降低压力振荡。为验证本文提出方法的精度和可靠性,模拟了三维质点绕流、圆柱振动、机翼横摇和质点自由下落算例。为了捕捉强非线性自由表面,基于二维梯度增量level set（Gradient-Augmented Level Set,GALS）两相流方法,发展了三维GALS两相流模型。另外,提出距离函数重置方法以处理三维自由表面和任意固体边界之间的接触边界条件,以将GALS方法扩展到模拟波浪结构物相互作用问题。在该GALS两相流模型中,采用广义CIR（Courant、Isaacson、Reese）方法同时耦合求解level set和其梯度方程以提高界面捕捉精度,以Hermite立方插值方法计算空间任意点变量和Lagrange多项式格式插值速度向量,在窄带内以修正的Newton方法进行界面再初始化。基于本文两相流方法,模拟了横向激励下矩形液舱晃荡问题、波浪传播和三维溃坝算例,验证了该法的精度、良好的质量守恒性和对三维问题的适用性。针对柔性体的大位移、变形响应预报,开发了绝对节点坐标（Absolute Nodal Coordinate Formulation,ANCF）有限元方法的计算程序。针对柔性边界流固耦合问题,提出柔性界面质点重构策略以传递有限元网格与背景直角网格之间的界面信息。在该ANCF有限元方法中,推导了二维或三维欧拉、剪切梁模型,结合载荷增量法和Newton-Raphson迭代法求解非线性有限元方程组。以悬臂梁大变形和柔性单摆算例验证了本文ANCF计算程序能模拟弹性结构物的大位移、大变形响应。将本文提出的距离函数重置方法与虚拟网格法和GALS方法相结合,发展了一个多相流固耦合计算模型,模拟了三维波浪结构物相互作用问题。首先模拟了液舱横荡和纵荡耦合激励下长方体液舱的线性和非线性晃荡问题,与试验结果和解析解比较验证了本文计算模型的精度,进一步,分析了不同激励频率和横隔板高度对晃荡波浪和砰击载荷的影响。然后模拟了横摇激励下三维菱形液舱的晃荡特性,与试验数据比较进一步验证了该计算模型的精度和可靠性,并分析了不同充液水深对砰击载荷和自由表面爬高的影响。将本文提出的柔性界面质点重构策略与虚拟网格法和ANCF有限元方法相结合,发展了一个柔性边界流固耦合计算模型。首先模拟了均匀流中单个和并列水翼的横向振荡,分析了不同振荡频率和水翼间距对流体形态和升阻力系数的影响,阐释了鱼类向前游动的原理,给出了鱼类成群游动的水动力学解释。然后模拟了均匀流中单个和两个并列布置丝带的流致振荡特性,验证了该计算模型模拟柔性边界流动的精度和可靠性,对材料参数进行了敏感性分析,并分析了丝带在流体中的拍动振荡特性。
二、贴体坐标网格快速生成技术及其在平面叶栅流场计算中的应用（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、贴体坐标网格快速生成技术及其在平面叶栅流场计算中的应用（论文提纲范文）
（1）基于源项法的涡轮叶片气膜冷却多目标优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外相关内容研究现状 |
| 1.2.1 气膜冷却研究发展概况 |
| 1.2.2 源项数值模拟研究概况 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 源项法准确性验证 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 源项计算方法 |
| 2.2.1 计算域 |
| 2.2.2 SCFD控制方程及源项函数 |
| 2.3 研究对象 |
| 2.4 控制方程求解和数值模拟算例 |
| 2.5 计算结果分析 |
| 2.5.1 气动性能参数计算公式 |
| 2.5.2 翼型冠叶栅气动性能的SCFD模拟 |
| 2.5.3 带密封齿和叶顶喷气翼型冠叶栅气动性能的SCFD模拟 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 涡轮叶片叶顶气膜冷却多目标优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 优化步骤 |
| 3.3 优化算例 |
| 3.4 数值方法 |
| 3.5 结果分析 |
| 3.5.1 亚音速平顶叶栅气膜冷却孔优化 |
| 3.5.2 跨音速拓扑优化叶顶叶栅气膜冷却孔优化 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 涡轮叶片表面气膜冷却多目标优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 优化算例 |
| 4.3 优化方法 |
| 4.4 结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A 能量损失系数推导 |
| 附录B CFX表达式参数提取 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（2）超高负荷低压涡轮端区非定常流动机理及新型调控方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 低压涡轮内部复杂流动的分类 |
| 1.2.1 附面层流动 |
| 1.2.2 叶冠泄漏流 |
| 1.2.3 端区二次流 |
| 1.3 端区二次流的影响因素概述 |
| 1.3.1 雷诺数的影响 |
| 1.3.2 端区边界层的影响 |
| 1.3.3 叶片负荷的影响 |
| 1.4 上游尾迹的非定常效应研究 |
| 1.4.1 上游尾迹与叶片附面层的耦合效应 |
| 1.4.2 上游尾迹与端区二次流的耦合效应 |
| 1.5 端区流动控制技术的研究进展 |
| 1.5.1 被动控制技术 |
| 1.5.2 主动控制技术 |
| 1.5.3 端区流动控制技术的研究小结 |
| 1.6 本文的研究目标和内容 |
| 1.6.1 研究目标 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 1.6.3 论文组织结构 |
| 第二章 实验设备及实验方法 |
| 2.1 低速大尺寸叶栅风洞 |
| 2.1.1 叶栅风洞总体结构 |
| 2.1.2 实验段和研究对象介绍 |
| 2.1.3 流场品质测量 |
| 2.2 测试设备介绍 |
| 2.2.1 压力测试设备 |
| 2.2.2 恒温热线风速仪 |
| 2.2.3 位移机构及控制器 |
| 2.2.4 数据采集系统 |
| 2.3 标定风洞介绍 |
| 2.4 尾迹模拟装置 |
| 2.5 实验数据处理 |
| 2.6 实验误差分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 数值计算方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 雷诺时均(RANS)方法 |
| 3.2.1 湍流及转捩模型 |
| 3.2.2 SST湍流模型 |
| 3.2.3 Gamma-Theta转捩模型 |
| 3.3 大涡模拟(LES)方法 |
| 3.3.1 过滤函数 |
| 3.3.2 亚格子应力模型 |
| 3.4 数值方法校核 |
| 3.4.1 数值误差分析 |
| 3.4.2 实验结果验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 典型低压涡轮内部端区二次流的演化机制 |
| 4.1 研究模型 |
| 4.2 尾迹扫掠下低压涡轮内部非定常流场演化特性的实验研究 |
| 4.2.1 尾迹扫掠下叶片二维气动特性的演化特征 |
| 4.2.2 尾迹扫掠下端区涡系结构的演化特征 |
| 4.3 上游尾迹与端区二次流的相互作用机理 |
| 4.4 尾迹扫掠下边界层厚度对端区二次流的影响机制 |
| 4.4.1 定常来流下边界层厚度对端区二次流的影响机理 |
| 4.4.2 尾迹扫掠下端区二次流的演化机制 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 上游尾迹与超高负荷低压涡轮端区二次流的耦合机理 |
| 5.1 研究模型 |
| 5.2 尾迹扫掠下超高负荷低压涡轮端区非定常流动机理 |
| 5.2.1 上游尾迹对叶型损失影响的实验研究 |
| 5.2.2 上游尾迹对端区二次流影响的实验研究 |
| 5.2.3 上游尾迹与端区二次流的干涉机理 |
| 5.3 叶片负荷分布对超高负荷低压涡轮端区二次流的影响机理 |
| 5.3.1 负荷分布对吸力面分离泡影响的实验研究 |
| 5.3.2 负荷分布对叶型损失影响的实验研究 |
| 5.3.3 负荷分布对端区二次流影响的实验研究 |
| 5.3.4 尾迹扫掠下叶片负荷分布对端区二次流的影响机理 |
| 5.4 尾迹扫掠频率对超高负荷低压涡轮端区二次流的影响机理 |
| 5.4.1 尾迹扫掠频率对吸力面分离泡影响的实验研究 |
| 5.4.2 尾迹扫掠频率对叶型损失影响的实验研究 |
| 5.4.3 尾迹扫掠频率对端区二次流影响的实验研究 |
| 5.4.4 不同尾迹扫掠频率下端区二次流的演化机理 |
| 5.5 超高负荷低压涡轮端区涡系结构模型构建 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 低雷诺数下端区二次流的新型调控方法与机理探索 |
| 6.1 上游尾迹与非轴对称端壁对端区二次流的耦合调控机制 |
| 6.1.1 非轴对称端壁的造型设计 |
| 6.1.2 定常来流下非轴对称端壁对端区二次流的影响机理 |
| 6.1.3 尾迹扫掠下非轴对称端壁对端区二次流的影响机理 |
| 6.1.4 上游尾迹与非轴对称端壁耦合调控端区二次流的实验研究 |
| 6.2 尾迹扫掠下端壁边界层抽吸对端区二次流的调控机制 |
| 6.2.1 研究模型 |
| 6.2.2 超高负荷低压涡轮端区涡系结构演化特征 |
| 6.2.3 边界层抽吸位置对端区二次流的影响机理 |
| 6.2.4 边界层抽吸量对端区二次流的影响机理 |
| 6.2.5 上游尾迹与边界层抽吸对端区二次流的耦合调控机制 |
| 6.3 射流式涡激振器对超高负荷低压涡轮附面层特性的调控机制 |
| 6.3.1 研究模型 |
| 6.3.2 射流式涡激振器内部流动分析 |
| 6.3.3 射流式涡激振器对叶片附面层分离与转捩的影响机制 |
| 6.3.4 涡激振器射流与吸力面附面层的相互作用机理 |
| 6.4 射流式涡激振器与端壁边界层抽吸的综合调控机制 |
| 6.4.1 研究模型 |
| 6.4.2 调控效果分析 |
| 6.4.3 调控机制初探 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）基于源项和贴体网格CFD的翼型冠涡轮叶栅气动性能预测对比（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 研究对象 |
| 2 源项计算方法 |
| 2.1 计算域 |
| 2.2 SCFD的控制方程及源项函数 |
| 2.2.1 流动控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型方程 |
| 2.3 控制方程求解和数值模拟算例 |
| 3 计算结果分析 |
| 3.1 气动性能参数计算公式 |
| 3.2 翼型冠叶栅气动性能的SCFD模拟 |
| 3.2.1 均匀网格边长的影响 |
| 3.2.2 湍流模型方程源项的影响 |
| 3.3 密封齿和叶顶喷气对翼型冠叶栅气动性能的SCFD模拟 |
| 3.3.1 密封齿的影响 |
| 3.3.2 叶顶喷气的影响 |
| 4 结论 |
（4）基于高精度并行算法的尾缘噪声直接数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 气动噪声的理论研究 |
| 1.3 计算气动声学 |
| 1.3.1 计算气动声学的发展 |
| 1.3.2 高阶紧致有限差分格式及其并行方法概述 |
| 1.4 尾缘噪声的国内外研究现状 |
| 1.4.1 理论研究 |
| 1.4.2 实验测量 |
| 1.4.3 数值模拟 |
| 1.5 本文主要工作 |
| 第二章 数值算法与验证 |
| 2.1 控制方程与离散格式 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 对流项离散 |
| 2.1.3 粘性项离散 |
| 2.1.4 时间离散 |
| 2.2 边界条件 |
| 2.2.1 特征边界条件推导 |
| 2.2.2 亚音速无反射出入口边界条件 |
| 2.2.3 壁面边界条件 |
| 2.3 保持一致精度的紧致格式并行算法 |
| 2.3.1 方法推导与证明 |
| 2.3.2 数值算例:对称型四阶紧致格式并行计算 |
| 2.4 保持一致精度和色散特性的高阶迎风紧致格式并行算法 |
| 2.4.1 方法推导 |
| 2.4.2 数值算例:组合四五阶迎风紧致格式并行计算 |
| 2.5 高精度并行算法的数值验证 |
| 2.5.1 一维波包的传播 |
| 2.5.2 二维涡运动 |
| 2.5.3 Rayleigh-Taylor不稳定现象 |
| 2.5.4 高斯脉冲的传播 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 绕流问题流场直接数值模拟与验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 圆柱绕流流动特性验证 |
| 3.2.1 计算模型与设置 |
| 3.2.2 Re=150 圆柱绕流流动特性验证 |
| 3.2.3 Re=3900 圆柱绕流流动特性验证 |
| 3.3 绕NACA0012 翼型流流动特性验证与分析 |
| 3.3.1 计算模型与设置 |
| 3.3.2 绕NACA0012 翼型流流动特性验证 |
| 3.4 平面叶栅流动数值模拟 |
| 3.4.1 网格模型与计算设置 |
| 3.4.2 平面叶栅流动模拟 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 尾缘噪声的直接数值模拟与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 圆柱绕流噪声 |
| 4.3 NACA0012 翼型尾缘噪声研究 |
| 4.3.1 Re =1000,α= 8° |
| 4.3.2 Re=5000,α= 8° |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 附录 A 对称性四阶紧致格式的其他子区域边界格式验证 |
| A.1 显式六阶中心差分格式 |
| A.2 匹配第二项截断误差系数的显式四阶中心差分格式 |
| 附录 B 具有色散保持特性的子区域边界近似格式的构造与比较 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或投稿的论文 |
（5）发动机叶片表面的机器人精密磨削加工（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 叶片的形状和材料 |
| 1.3 叶片制造过程 |
| 1.4 国内外叶片表面磨削技术研究现状 |
| 1.5 叶片制造难点概述 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第二章 叶片加工精度对其基本性能的影响 |
| 2.1 叶片表面粗糙度对其性能的影响 |
| 2.1.1 叶片表面粗糙度模型的修正及其控制方程 |
| 2.1.2 基于壁面函数修正模型的叶片性能分析 |
| 2.2 叶片加工误差对其性能的影响 |
| 2.2.1 叶片的加工误差 |
| 2.2.2 加工误差对叶片性能影响计算 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 叶片表面轮廓拟合与机器人磨削加工 |
| 3.1 叶片轮廓和分区加工 |
| 3.2 机器人加工路径拟合模型 |
| 3.3 机器人的叶片表面加工路径生成 |
| 3.4 机器人的布置 |
| 3.4.1 机器人夹持磨削工具 |
| 3.4.2 机器人夹持叶片 |
| 3.4.3 机器人组的应用 |
| 3.4.4 机器人与砂带机组 |
| 3.5 本章实验 |
| 3.5.1 叶片加工中的振动测试 |
| 3.5.2 叶片表面磨削实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 叶片表面加工中的接触及磨粒群行为 |
| 4.1 叶片加工中的接触模型 |
| 4.1.1 叶片表面与磨削工具的接触模型 |
| 4.1.2 加工中叶片接触力分布和模型求解 |
| 4.2 磨削工具中的磨粒群特性 |
| 4.2.1 磨粒群的行为和其本构模型 |
| 4.2.2 磨粒颗粒之间的接触 |
| 4.3 叶片磨削加工数值模拟 |
| 4.3.1 叶片与磨粒的微元模型 |
| 4.3.2 叶片加工仿真结果分析 |
| 4.4 磨削工具中磨粒群颗粒的微观行为仿真 |
| 4.5 本章实验 |
| 4.5.1 叶片和磨削工具接触力的测量 |
| 4.5.2 基于接触力控制的叶片表面磨削实验 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 叶片表面加工工艺参数化模型 |
| 5.1 磨粒颗粒的磨损 |
| 5.1.1 磨粒磨损的分段 |
| 5.1.2 磨粒群材料去除能力 |
| 5.2 叶片表面磨削的参数模型 |
| 5.3 数值模拟和结果 |
| 5.3.1 叶片表面建模和边界条件 |
| 5.3.2 叶片固定状态下的计算结果 |
| 5.3.3 叶片作进给状态下计算结果 |
| 5.4 本章实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 1 作者简历 |
| 2 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 学位论文数据集 |
（6）多级轴流压气机通流分析模型与验证（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 通流分析数值方法的研究进展 |
| 1.2.1 通流分析方法概述 |
| 1.2.2 流线曲率法 |
| 1.2.3 时间推进通流分析方法 |
| 1.3 通流分析经验模型的研究进展 |
| 1.3.1 落后角模型 |
| 1.3.2 损失模型 |
| 1.3.3 落后角和损失展向分布模型 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 第二章 数值计算方法 |
| 2.1 压气机内可压缩流动控制方程 |
| 2.1.1 结构化有限体积格式的方程 |
| 2.1.2 雷诺平均 |
| 2.1.3 湍流模型 |
| 2.2 空间离散 |
| 2.2.1 网格构造方法 |
| 2.2.2 无粘通量离散方法 |
| 2.2.3 粘性通量离散方法 |
| 2.3 时间推进 |
| 2.4 边界和初值条件 |
| 2.5 加速收敛的数值方法 |
| 2.5.1 多重网格 |
| 2.5.2 人工声速 |
| 2.5.3 光滑 |
| 2.6 叶型的构造和储存 |
| 2.6.1 投影构造 |
| 2.6.2 数值储存 |
| 2.7 通流分析计算方法 |
| 2.7.1 无粘叶片力模型 |
| 2.7.2 粘性叶片力模型 |
| 2.7.3 网格设计 |
| 2.7.4 模型验证 |
| 2.8 二维B2B截面计算方法 |
| 2.8.1 体积力模型 |
| 2.8.2 网格设计 |
| 2.8.3 计算验证 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 设计工况通流分析模型 |
| 3.1 设计攻角模型 |
| 3.1.1 攻角经验模型 |
| 3.1.2 攻角预测误差 |
| 3.1.3 新型叶型应用 |
| 3.2 设计落后角模型 |
| 3.2.1 落后角经验模型 |
| 3.2.2 落后角预测误差 |
| 3.2.3 新型叶型经验模型 |
| 3.3 设计损失模型 |
| 3.4 落后角和损失的展向分布模型 |
| 3.4.1 中间级压气机的展向分布模型 |
| 3.4.2 NASA/GE LSRC的展向分布模型 |
| 3.5 通流分析模型验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 非设计工况通流分析模型 |
| 4.1 非设计工况落后角模型 |
| 4.1.1 落后角的隐函数与攻角的关系 |
| 4.1.2 落后角预测模型构造 |
| 4.1.3 非设计工况落后角设计 |
| 4.1.4 落后角预测误差分析 |
| 4.2 非设计工况损失模型 |
| 4.2.1 拟合方法 |
| 4.2.2 损失预测模型构造 |
| 4.2.3 损失预测误差分析 |
| 4.3 通流分析模型验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 四级低速大尺寸压气机的试验与通流分析验证 |
| 5.1 SJTULSRC试验 |
| 5.1.1 试验台介绍 |
| 5.1.2 试验内容 |
| 5.1.3 试验设备 |
| 5.1.4 流量特性和流场测试云图 |
| 5.2 通流分析验证 |
| 5.2.1 模型预测结果 |
| 5.2.2 通流分析与试验结果对比 |
| 5.2.3 通流分析子午面流场细节 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 未来展望 |
| 附录A 试验数据库 |
| A.1 平面叶栅试验 |
| A.2 压气机试验 |
| 附录B 平面叶栅攻角特性 |
| B.1 美国海军研究生院DCA叶型 |
| B.2 NACA 65(4A_(10))10 |
| B.3 NACA 65(4A_(10))6 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（7）涡轮动叶叶顶间隙泄漏控制及结构优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 高温和高负荷燃气涡轮 |
| 1.1.2 涡轮动叶叶顶间隙泄漏流动及控制技术 |
| 1.1.3 叶顶结构设计和拓扑优化方法 |
| 1.1.4 论文研究目的和意义 |
| 1.2 国内外相关工作研究进展 |
| 1.2.1 动叶叶顶气动传热性能分析研究 |
| 1.2.2 动叶叶顶气动和冷却结构优化研究 |
| 1.2.3 流体拓扑优化研究 |
| 1.2.4 存在的问题 |
| 1.3 本文研究内容和研究思路 |
| 2 叶顶结构建模及其性能分析与优化方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 涡轮叶栅和叶顶结构模型 |
| 2.2.1 叶栅物理模型 |
| 2.2.2 叶顶结构 |
| 2.3 风洞试验方法 |
| 2.3.1 风洞系统和试验叶栅 |
| 2.3.2 测量截面和测试技术 |
| 2.3.3 数据处理和试验误差 |
| 2.4 数值模拟方法 |
| 2.4.1 计算域 |
| 2.4.2 控制方程和边界条件 |
| 2.4.3 网格无关性检验 |
| 2.5 拓扑优化方法 |
| 2.5.1 优化数学模型 |
| 2.5.2 灵敏度分析 |
| 2.5.3 优化算法 |
| 2.5.4 不稳定问题的预防措施 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 翼型冠对平面叶栅性能影响的数值与试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 翼型冠结构设计 |
| 3.2.1 研究算例 |
| 3.2.2 平顶和整冠叶栅流场 |
| 3.2.3 全周小翼宽度对叶栅性能的影响 |
| 3.2.4 部分冠位置对叶栅性能的影响 |
| 3.3 密封齿对翼型冠间隙泄漏控制能力的影响 |
| 3.3.1 研究算例 |
| 3.3.2 密封齿对翼型冠叶栅整体性能的影响 |
| 3.3.3 密封齿对翼型冠叶栅间隙泄漏流的影响 |
| 3.3.4 密封齿对翼型冠叶栅旋涡演变的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 带翼型冠涡轮级性能和动叶旋转效应的数值研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 翼型冠对涡轮级性能的影响研究 |
| 4.2.1 研究算例 |
| 4.2.2 翼型冠对涡轮动叶栅性能的影响 |
| 4.2.3 叶顶间隙对不同叶顶结构动叶栅性能的影响 |
| 4.2.4 涡轮有效效率对比 |
| 4.3 平顶和翼型冠动叶旋转效应研究 |
| 4.3.1 研究算例 |
| 4.3.2 旋转效应对动叶旋涡演变的影响 |
| 4.3.3 旋转效应对动叶气动损失的影响 |
| 4.3.4 旋转效应对叶顶间隙泄漏流的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于源项的数值模拟及其在叶顶喷气孔优化中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 SCFD的控制方程 |
| 5.2.1 流动控制方程 |
| 5.2.2 能量控制方程 |
| 5.2.3 湍流模型方程 |
| 5.2.4 喷气源项模型 |
| 5.3 SCFD计算准确性验证 |
| 5.3.1 BCFD传热计算的准确性验证 |
| 5.3.2 SCFD流动和传热计算的准确性验证 |
| 5.4 基于SCFD的翼型冠叶顶喷气孔性能分析与优化 |
| 5.4.1 叶顶喷气对翼型冠叶栅性能的作用机制 |
| 5.4.2 翼型冠喷气孔优化 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 叶顶结构拓扑优化研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 流体拓扑优化流程 |
| 6.2.1 优化问题数学表达式 |
| 6.2.2 设计灵敏度 |
| 6.2.3 拓扑优化流程 |
| 6.3 突扩管道和U型管流道拓扑优化 |
| 6.3.1 突扩管道拓扑优化 |
| 6.3.2 U型管拓扑优化 |
| 6.4 二维叶顶结构拓扑优化 |
| 6.4.1 二维叶顶优化算例 |
| 6.4.2 二维叶顶优化结果 |
| 6.4.3 优化叶顶性能数值模拟验证 |
| 6.5 三维叶顶结构拓扑优化 |
| 6.5.1 三维叶顶优化算例 |
| 6.5.2 三维叶顶优化结果 |
| 6.5.3 优化叶顶对叶栅性能影响的试验和数值模拟分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）附面层振荡抽吸控制高负荷扩压叶栅内部分离流动的机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究的背景和意义 |
| 1.3 压气机复杂三维流动研究进展 |
| 1.4 主动流动控制技术综述 |
| 1.4.1 研究进展 |
| 1.4.2 理论背景 |
| 1.4.3 主动流动控制手段 |
| 1.5 压气机内流动控制技术的研究进展 |
| 1.5.1 被动流动控制技术 |
| 1.5.2 主动流动控制技术 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第2章 数值仿真及流场分析方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数值方法简介 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 离散方法及湍流模型的选取 |
| 2.3 模态分解方法推导 |
| 2.3.1 本征正交分解方法数学推导(POD方法) |
| 2.3.2 动态模态分解方法数学推导(DMD方法) |
| 2.4 涡动力学分析方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 振荡抽吸控制二维分离流场的机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 二维常规负荷扩压叶栅分离流动机理及其控制研究 |
| 3.2.1 计算模型与数值方法验证 |
| 3.2.2 二维分离流场非定常特性分析 |
| 3.2.3 非定常振荡抽吸对二维叶栅时均气动性能的影响 |
| 3.2.4 非定常振荡抽吸对分离流场结构的影响 |
| 3.2.5 分离流场的POD分析结果 |
| 3.3 二维高负荷扩压叶栅分离流动机理及其控制研究 |
| 3.3.1 计算模型与数值方法 |
| 3.3.2 非定常参数对二维扩压叶栅性能的影响 |
| 3.3.3 高负荷扩压叶栅时均流场和频域特性分析 |
| 3.3.4 非定常流场的POD分析结果 |
| 3.4 二维常规负荷扩压叶栅分离及其控制机理的大涡模拟研究 |
| 3.4.1 网格划分及数值方法 |
| 3.4.2 时均流场 |
| 3.4.3 频域特性 |
| 3.4.4 瞬态空间特征 |
| 3.4.5 模态分析结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 振荡抽吸控制三维扩压叶栅内分离流动研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三维扩压叶栅内旋涡结构模型 |
| 4.2.1 计算模型与数值方法 |
| 4.2.2 常规负荷扩压叶栅内旋涡结构变化规律 |
| 4.2.3 变折转角对扩压叶栅内流场结构的影响 |
| 4.2.4 平面扩压叶栅内通道涡的涡动力学特征 |
| 4.2.5 平面扩压叶栅流向集中涡系模型 |
| 4.3 振荡抽吸控制低速三维扩压叶栅分离流动的机理研究 |
| 4.3.1 计算模型与数值方法 |
| 4.3.2 抽吸控制参数对叶栅总性能的影响 |
| 4.3.3 三维流场时均结果 |
| 4.3.4 非定常振荡抽吸对三维叶栅内涡动力学的影响 |
| 4.3.5 非定常振荡抽吸降低叶栅损失系数的机理研究 |
| 4.4 振荡抽吸对中亚音速扩压叶栅分离流动控制的变参数研究 |
| 4.4.1 算例方案配置 |
| 4.4.2 振荡参数对控制效果的影响 |
| 4.4.3 振荡抽吸控制效果对抽吸位置的响应特性 |
| 4.4.4 振荡抽吸控制效果对抽吸流量的响应特性 |
| 4.4.5 振荡抽吸控制效果对变负荷工况的响应特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 振荡抽吸对级环境流动的控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 几何模型与计算方法 |
| 5.3 整体总参数对比 |
| 5.4 级内流动分析 |
| 5.4.1 流场频域特征 |
| 5.4.2 瞬态流场空间特征 |
| 5.4.3 损失分布变化 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）结冰粗糙度对旋翼气动特性影响的模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 飞机及旋翼结冰数值计算方法的进展 |
| 1.2.2 结冰表面粗糙度相关问题的研究现状 |
| 1.3 本文的解决方案及主要研究工作 |
| 第二章 网格生成与流场计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 翼型网格生成方法及粗糙度生成策略 |
| 2.2.1 翼型网格生成控制方程 |
| 2.2.2 网格质量源项修正方法 |
| 2.2.3 粗糙度生成策略 |
| 2.3 桨叶参数化网格生成方法 |
| 2.4 运动嵌套网格方法 |
| 2.5 旋翼流场计算方法 |
| 2.5.1 流场控制方程 |
| 2.5.2 湍流模型 |
| 2.5.3 高精度空间离散方法 |
| 2.5.4 时间离散方法 |
| 2.5.5 边界条件 |
| 2.6 算例验证及对比 |
| 2.6.1 翼型试验状态算例验证 |
| 2.6.2 模拟结冰翼型的修改后NACA23012 翼型试验状态算例验证 |
| 2.6.3 悬停状态下旋翼算例验证 |
| 2.7 小结 |
| 第三章 结冰旋翼的数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 水滴撞击计算方法 |
| 3.2.1 水滴流场控制方程 |
| 3.2.2 边界条件 |
| 3.2.3 局部收集系数求解 |
| 3.3 结冰计算模型 |
| 3.3.1 质量及能量守恒方程 |
| 3.3.2 冻结系数的计算 |
| 3.3.3 各项热流的计算 |
| 3.3.4 对流换热系数的计算 |
| 3.3.5 结冰模型的求解流程 |
| 3.4 算例验证 |
| 3.4.1 二维翼型水滴撞击特性计算 |
| 3.4.2 二维翼型结冰特性计算 |
| 3.4.3 旋翼三维结冰预测方法计算结果 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 结冰对翼型/旋翼气动特性的影响分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 旋翼结冰特性研究 |
| 4.3 结冰对翼型气动特性的影响 |
| 4.4 悬停状态下结冰对旋翼气动特性的影响 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 结冰粗糙度对翼型/旋翼气动特性的影响分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 粗糙度的不同设置 |
| 5.3 带有结冰粗糙度的翼型气动特性影响分析 |
| 5.4 结冰粗糙度对翼型气动特性的参数影响分析 |
| 5.4.1 粗糙度微元尺寸影响 |
| 5.4.2 粗糙度微元位置影响 |
| 5.4.3 多个粗糙度微元的影响 |
| 5.5 结冰粗糙度对旋翼桨叶气动特性分析 |
| 5.6 结冰粗糙度对翼型结冰计算的影响分析 |
| 5.7 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究工作总结 |
| 6.2 本文的特色及创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表的学术论文 |
（10）基于虚拟网格和梯度增量level set方法的流固耦合算法研究及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 流固耦合研究现状 |
| 1.2.1 流固耦合数值方法综述 |
| 1.2.2 流固耦合系统求解算法 |
| 1.3 基于固定网格的流固耦合计算方法 |
| 1.3.1 处理动边界的浸入边界法 |
| 1.3.2 Level set自由捕捉方法 |
| 1.3.3 直角网格方法在海洋工程中应用 |
| 1.4 柔性多体动力响应计算方法 |
| 1.5 本文研究内容及创新点 |
| 第2章 数值求解不可压缩Navier-Stokes方程 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数学模型 |
| 2.3 空间离散 |
| 2.3.1 对流项离散 |
| 2.3.2 粘性项离散 |
| 2.4 方程求解 |
| 2.4.1 分步法 |
| 2.4.2 Possion方程求解 |
| 2.5 边界条件 |
| 2.5.1 速度边界条件 |
| 2.5.2 压力边界条件 |
| 2.6 数值验证 |
| 2.7 小结 |
| 第3章 基于虚拟网格法的动边界流动计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 浸入界面追踪 |
| 3.2.1 基于RBF的物面表示 |
| 3.2.2 网格属性识别 |
| 3.3 虚拟网格重构 |
| 3.3.1 RBF重构虚拟网格 |
| 3.3.2 界面重构格式比较 |
| 3.3.3 表面力计算 |
| 3.4 面积分数表示方法 |
| 3.4.1 压力泊松方程修正 |
| 3.4.2 面积分数计算 |
| 3.5 预测修正强耦合求解策略 |
| 3.6 数值验证 |
| 3.6.1 静止球体或非球体绕流 |
| 3.6.2 静水中圆柱纵向振荡 |
| 3.6.3 水翼振荡 |
| 3.6.4 渠道中圆盘自由下落 |
| 3.7 小结 |
| 第4章 基于GALS方法的自由表面捕捉 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于level set的两相流模型 |
| 4.2.1 数学模型 |
| 4.2.2 经典level set方法 |
| 4.2.3 梯度增量level set方法 |
| 4.3 数值求解GALS方程 |
| 4.3.1 广义CIR方法 |
| 4.3.2 Hermite立方插值 |
| 4.4 基于GALS法的两相流求解 |
| 4.4.1 Lagrange多项式速度插值 |
| 4.4.2 窄带域再初始化 |
| 4.4.3 时间约束条件 |
| 4.5 气液固三相界面处理 |
| 4.6 数值验证 |
| 4.6.1 二维矩形液舱晃荡 |
| 4.6.2 规则波浪生成和传播 |
| 4.6.3 三维溃坝 |
| 4.7 小结 |
| 第5章 ANCF求解器开发和变形响应计算 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 有限元方程推导 |
| 5.2.1 节点坐标描述 |
| 5.2.2 惯性力和外力计算 |
| 5.2.3 弹性力和虚功方程 |
| 5.2.4 非线性方程求解 |
| 5.3 梁单元模型 |
| 5.3.1 二维ANCF剪切梁单元 |
| 5.3.2 三维ANCF剪切梁单元 |
| 5.3.3 三维ANCF悬链线单元 |
| 5.4 柔性界面质点重构方法 |
| 5.5 算例验证 |
| 5.5.1 悬臂梁大变形 |
| 5.5.2 柔性单摆自由下落 |
| 5.6 小结 |
| 第6章 三维波浪结构物的耦合作用研究 |
| 6.1 液舱晃荡概述 |
| 6.2 长方体大幅晃荡 |
| 6.2.1 算例验证 |
| 6.2.2 激励频率影响 |
| 6.2.3 横隔板的影响 |
| 6.3 三维菱形液舱晃荡 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 柔性边界流固耦合相互作用 |
| 7.1 概述 |
| 7.2 均匀流中柔性水翼的振荡 |
| 7.2.1 单个柔性水翼振荡 |
| 7.2.2 并列布置的两柔性水翼振荡 |
| 7.3 柔性丝带的流致振荡 |
| 7.3.1 单个柔性丝带的流致振荡 |
| 7.3.2 并列布置两柔性丝带的流致振荡 |
| 7.4 小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 展望及建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间获得的科研成果 |
四、贴体坐标网格快速生成技术及其在平面叶栅流场计算中的应用（论文参考文献）
- [1]基于源项法的涡轮叶片气膜冷却多目标优化[D]. 杨帅. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]超高负荷低压涡轮端区非定常流动机理及新型调控方法研究[D]. 屈骁. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(08)
- [3]基于源项和贴体网格CFD的翼型冠涡轮叶栅气动性能预测对比[J]. 杨帅,刘艳,张敏,杨金广. 风机技术, 2020(01)
- [4]基于高精度并行算法的尾缘噪声直接数值模拟[D]. 陈金强. 上海交通大学, 2020(01)
- [5]发动机叶片表面的机器人精密磨削加工[D]. 邱磊. 浙江工业大学, 2020(08)
- [6]多级轴流压气机通流分析模型与验证[D]. 吴东润. 上海交通大学, 2019(06)
- [7]涡轮动叶叶顶间隙泄漏控制及结构优化研究[D]. 张敏. 大连理工大学, 2019(01)
- [8]附面层振荡抽吸控制高负荷扩压叶栅内部分离流动的机理研究[D]. 徐皓. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [9]结冰粗糙度对旋翼气动特性影响的模拟研究[D]. 陈好. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [10]基于虚拟网格和梯度增量level set方法的流固耦合算法研究及应用[D]. 辛建建. 武汉理工大学, 2018(07)