《基於諧波平衡法的多排葉輪機械非定常反方法研究》是依託大連理工大學,由楊金廣擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於諧波平衡法的多排葉輪機械非定常反方法研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊金廣
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前葉輪機械氣動設計方法多基於定常流動模型，而葉輪機械中轉子和靜子的相對運動決定了其流動為本質非定常的。如何在設計階段就能將非定常影響納入考慮，發展非定常設計體系，是研究人員一直試圖解決的問題之一。本項目意圖結合先進的非定常計算技術和三維粘性反方法，發展成為非定常反方法，建立葉輪機械非定常設計體系。首先申請者提出了基於諧波平衡法和反方法有機集成的思想，並據此建立非定常反方法的基本理論框架；進而分步研究在多種非定常效應影響下時間平均壓力載荷的載入策略；最後考慮依據能夠考慮上下游非定常流場影響的“尾跡”匹配理念，最佳化空間積疊線形式，從而構建非定常葉片設計體系。
結題摘要
本項目針對目前在葉輪機械領域缺乏有效的非定常設計工具這個難題，基於諧波平衡法和反方法，開展了三維粘性非定常反方法的研究。首先在已有研發基礎上開發了諧波平衡法求解器，且針對動靜干涉中的信息傳播，發展了完備的交接面處理方法。進而將求解器與三維反方法相結合，即在葉片表面施加時均載荷，通過計算的時均載荷與給定值的偏差來驅動葉片中弧線，實現葉片幾何的改變；且在此過程中，葉片厚度不發生變化。然後將所開發工具套用於動靜干涉的研究以及多排環境下非定常匹配設計。此外還基於諧波平衡法，驗證了時間相關邊界條件在單排計算中考慮多排影響的正確性；最後在單排環境下進行了渦輪葉片的積疊線非定常最佳化。結果發現：（1）傳統定常計算和非定常計算對於超聲速葉片來說，存在有激波位置波動現象，這表明對於跨聲速壓氣機葉片採用非定常計算來評估激波位置是必須的。（2）通過合理給定載荷，能夠降低動靜干涉帶來的損失，實現比定常反方法更高的效率。這證明了非定常反方法挖掘非定常性能收益的潛力。（3）基於時間相關邊界條件和非定常計算方法，開展了某渦輪葉片的積疊線最佳化研究，使得其損失降低了12%，為實現全三維葉片非定常最佳化設計積累了經驗。
