国家自然科学基金(50706039)
- 作品数：11 被引量：36H指数：5
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- 相关领域：航空宇航科学技术动力工程及工程热物理机械工程更多>>
- 跨音速压气机轮毂型线优化设计被引量：5
- 2013年
- 针对跨音速转子Rotor37,采用Numeca软件中的Design3D模块对其叶片区域的轮毂型线进行了优化设计计算。模块结合了CFD、人工神经网络和遗传算法,优化效果显著。轮毂型线优化后的Rotor37相比原始设计,在整个设计转速范围内的等熵效率得到了明显提高,而裕度与优化前相比略微提高。通过流场分析,其性能的改善主要源于叶片根部区域的激波前移和尾缘处附面层分离的减弱。
- 张恒铭黄秀全
- 关键词：气动优化CFD激波
- 高负荷对转压气机中尾迹传播机制研究被引量：3
- 2015年
- 为了研究尾迹在高负荷对转压气机中的转播机制,采用频域的非线性谐波方法对两级高负荷对转压气机进行了非定常流计算。结果表明：在设计点,通过与定常流计算的结果对比,发现第二级转子在0%~25%的近叶根区域和67%~100%近叶尖区域,非定常得到的效率较小,而在25%~67%的叶中部分非定常的效率更大。研究了尾迹在这三个不同区域的传播规律。结果表明：在叶中,尾迹恢复效应在流动中起到了效率增益的作用;在叶尖,它会与机匣的附面层以及叶尖泄漏流作用,使得端壁附面层增厚和引起泄漏流熵增;在叶根,由端壁附面层产生的马蹄涡和分离涡会影响尾迹的传播,卷吸尾迹并导致尾迹破碎,引起掺混损失。
- 张恒铭黄秀全
- 关键词：尾迹对转压气机分离涡
- 多级环境下基于非定常/定常流混合分析的叶片颤振预报方法被引量：3
- 2014年
- 发展了多级叶轮机环境下应用于叶片颤振预报的非定常流/定常流混合分析方法。对于叶片颤振预报,采用了基于能量法的单向耦合方法。非定常流计算采用了高效的频域谐波方法,定常流计算采用了时间推进方法。在非定常流和定常流交界面,发展了基于滤波技术的无反射混合平面方法。本文发展的叶片颤振预报方法,忽略了叶排干涉非定常流对叶片颤振稳定性的非线性影响,但包含了多级定常基础流动效应。通过对某二级风扇的颤振预测验证了该方法的有效性。
- 黄秀全张翔张恒铭
- 关键词：叶片颤振非定常流
- 高低空环境下压气机叶片颤振特性研究被引量：6
- 2015年
- 为了揭示高低空环境对压气机气动弹性稳定性的影响机理,采用谐波平衡技术和能量法对叶片在不同工作高度下的颤振特性进行了数值研究。结果表明:近失速二阶模态下叶片在地面和高空于不同的波节数1和2时达到最小气动阻尼状态;近失速前两阶模态下高低空叶片的气动阻尼系数(Log Dec)最小值分别为0.5460%,0.4521%和0.3460%,0.2168%,但叶尖处地面的当地Log Dec小于高空值;对于近失速一阶模态,叶片尖部的非定常压力脉动随着工作高度的变化呈现出不同的时空形态,从而导致当地积累功存在较大差异。
- 张翔陈玉春黄秀全
- 关键词：叶片颤振非定常流能量法
- 两级对转风扇非定常特性分析被引量：7
- 2016年
- 为研究两级对转风扇的非定常特性,对该风扇进行了设计转速下的定常和非定常数值模拟。结果表明:非定常得到的压气机裕度(15.3%)比定常(14.5%)的更高,主要原因在于近失速时,上游尾迹和泄漏流能改善叶尖吸力面分离;非失速工况时,上游尾迹和泄漏流与下游泄漏流、激波之间复杂的非线性作用会引起熵增,从而导致叶尖流动损失的增加;此外,所有工况下,上游尾迹对叶片根部角区分离都起到了抑制作用,降低了损失。
- 张恒铭黄秀全张翔杨青真
- 关键词：对转风扇谐波平衡法失速
- 谐波平衡法在压气机缘线匹配设计中的应用被引量：1
- 2017年
- 为解决压气机缘线匹配设计中非定常数值模拟的耗时问题,引入高效的谐波平衡方法,并构建了缘线匹配优化设计系统,最后完成了对转压气机的缘线匹配优化设计。结果表明:优化后对转压气机的效率、压比和流量均有不同程度提高。进一步的流场分析发现,优化后对转压气机排间非定常效应的强度有所减弱,对于峰值效率工况,这有利于流动效率的增加。而非定常效应减弱的主要原因在于上游前转子尾迹和叶尖泄漏流的强度降低。这些现象说明谐波平衡法在缘线匹配设计中是有效的,它使缘线匹配设计思想更接近于工程应用。
- 张恒铭黄秀全张翔杨青真
- 关键词：谐波平衡法计算流体力学非定常流对转压气机
- 振动叶栅中尾迹/激波相干的数值研究被引量：2
- 2009年
- 研究了尾迹/激波相干对振动叶栅非定常流动的影响.数值方法利用了先进的谐波方法.该方法基于傅立叶变换,把叶栅非定常流变量分解为一时间平均量和若干谐波分量,继而,时域非定常N-S方程被转化为频域定常傅立叶系数方程.定常傅立叶系数方程的求解采用了伪时间推进方法.为加速数值解收敛,采用了本地时间步长和多重网格技术.通过NASA67转子算例结果表明:上游尾迹对振动叶栅非定常流动具有显著影响.当存在尾迹相干时,叶片通道内的激波在轴向方向上表现出较大的漂移运动,叶片所受的非定常力幅值变大,同时失去了时间周期性.
- 黄秀全周新海
- 关键词：非定常流叶片颤振尾迹
- 基于谐波平衡法的跨声速风扇颤振特性数值模拟被引量：2
- 2017年
- 由于叶片振动诱发的非定常响应具有时间周期性的特点,采用频域谐波平衡计算技术,结合结构动力学分析方法,基于流固单向耦合的方式数值模拟了振荡叶片下的非定常流场,通过评估结构和流体之间的能量传递关系对叶片的颤振特性进行了预测。针对某两级风扇的第一级转子叶片,通过给定不同的转速和出口背压条件对比研究了叶片的气动弹性稳定性,并给出了叶片的颤振失稳边界,计算结果显示:在100%、95%、90%转速下的非失速工况中叶片存在失稳风险,意味着发生颤振的类型为超音速非失速颤振;不同工况下,激波下游和叶顶前缘附近气流做功的综和效应决定了叶片的气动弹性稳定性。
- 张翔黄秀全张恒铭陈玉春
- 关键词：叶片颤振谐波平衡法非定常流能量法
- 叶轮机三维反方法伴随方程推导及其应用
- 2012年
- 通常的叶轮机械三维反方法存在以下问题:与使用者的经验相关;难以考虑多叶排之间的气动匹配;不能保证取得最优解等。本文创新性地将反方法与伴随方法相结合,充分利用伴随方法的计算时间与优化变量个数无关的特性,以期克服反方法的诸多问题,建立三维自动化的优化设计体系。本文首先推导了反方法的中弧线生成方程;在此基础上得到的Euler方程的伴随方法及其边界条件,中弧线生成方程的伴随方程及其边界条件;进一步地,本文开发了相应的设计体系;最后本文以亚琛1-1/2涡轮级为算例验证了本方法的有效性。
- 黄秀全吴虎杨金广
- 激波对跨声速风扇叶片颤振特性的影响被引量：6
- 2016年
- 为了研究激波对叶片气动弹性稳定性的影响,基于谐波平衡计算方法,结合结构动力学分析,采用单向耦合方式下的能量法对跨声速风扇的颤振特性进行了数值研究。计算结果表明:设计点工况下,二阶弯曲模态时叶片的最小气动阻尼系数小于0,数值为-0.338%,意味着叶片存在失稳风险;此外,100%等转速线不同工况下叶片的颤振特性不尽相同,激波位置变化对气流做功的影响是导致叶片气动弹性稳定性差异的主要诱因。
- 张翔黄秀全张恒铭陈玉春
- 关键词：叶片颤振激波非定常流能量法
