《葉輪機械流動轉捩與分離控制研究》是依託清華大學，由符松擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：葉輪機械流動轉捩與分離控制研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：符松
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
航空葉輪機葉片設計的一個關鍵問題就是要準確預測葉片邊界層由層流向湍流的轉捩過程。本課題將開展針對葉輪機械流動轉捩與分離控制問題的精細數值模擬，掌握真實三維葉片邊界層流動轉捩及分離的形成機理與特徵，獲得流動主動控制技術的關鍵參數，為下一代葉輪機葉片的設計提供參考。具體研究擬分為三個階段：1、以高來流湍流度和逆壓梯度下的平板邊界層、基準的二維/三維葉片邊界層作為研究對象，構造並驗證一個合理的轉捩/湍流模型，繼而將該模型與雷諾平均/大渦模擬混合方法相結合，發展一種新型的計算方法；2、套用該方法，探討來流雷諾數、來流馬赫數以及葉片幾何參數等對真實三維葉片邊界層流動轉捩點位置、轉捩區長度、分離點以及再附點位置的影響，並通過表面流線拓補分析和頻譜分析歸納出流動的非定常演化規律；3、根據基本流的特徵，進一步研究流動主動控制問題，擬選擇的控制裝置為射流渦流發生器(FVG)。
結題摘要
現代航空工業對於葉輪機葉片邊界層的預測提出了更高的要求。因此，準確預測由層流向湍流的轉捩過程成為了航空葉輪機葉片設計的一個關鍵問題。本項目開展了針對葉輪機械流動轉捩與分離控制問題的精細數值模擬，掌握真實三維葉片邊界層流動轉捩及分離的形成機理與特徵，獲得了預測葉輪機械內分離流轉捩的關鍵參數，為下一代葉輪機葉片的設計提供參考。 本項目針對組內已有轉捩模式進行改進，使之能更好地適應葉輪機械內的分離流轉捩問題。以某型低壓渦輪葉片為研究模型對改進模式和其他常用分離流轉捩模式完成驗證工作，對模式的優勢和不足做出分析。使用直接數值模擬（DNS）深入研究分離流轉捩的機理，並取得了階段性進展，為進一步建模提供了理論依據。使用高精度脫體渦模擬（DES）方法考察更為複雜的帶端壁三維壓氣機流場，展開了對分離流轉捩與角渦相互干擾問題的研究。 研究內容詳細深入，包含了葉輪機械內部各種形式的分離流轉捩問題，並取得了豐碩的成果。為葉輪及葉片預測奠定了理論基礎。
