机翼和任意族成面叶栅气动正命题的新提法及其变分有限元解法

本文给出了机翼和任意旋成面叶栅流动的正命题（势函数的定解问题）的新提法及其变分有限元解法．将机翼的Ｋｕｔｔａ条件及叶栅主、分流叶片的广义Ｋ－Ｊ条件作为本质边界条件，可以有效地处理机翼和叶栅中分流叶片的割缝条件以及主流叶片的下游周期性条件，避免了传统方法中反复调整机翼及分流叶片环量、叶栅出口气流角以满足Ｋ－Ｊ条件的人工方法，实现了程序自动化，提高了计算速度．     

多分流叶栅S_1旋成流面上的气动正命题有限元新解法及试验研究

分流叶栅或串列叶栅的流场计算和试验研究是透平机械S_1流面问題中的一个重要课题。但求解分流叶栅或串列叶栅的气动正命题是比较困难的,主要在于确定准确的出气角和绕分流叶片的环量值或者分流比。本文在用有限元素法求解多分流叶栅或串列叶栅S_1任意旋成流面上的气动正命题时,把绕叶片的环量位作为无节点的自变量进行直接求解,而不是把它作为一个强加边界条件来处理,从而避免了以前为使叶片尾缘满足广义库塔条件所需的迭代过程。计算与实验结果吻合良好。本文还用自编的程序对多分流叶柵进行了多方案的计算,提出了一种气动性能较好的汽轮机高压隔板多分流叶栅设计,并对这种多分流叶栅和带不同加强筋的叶栅进行了静吹风试验,试验结果表明,这种多分流叶栅比原来带加强筋叶栅的流动损失明显下降。     

任意旋成面叶栅C类气动杂交命题周角函数型变分有限元解

本文给出了任意旋成面叶栅C类气动杂交命题的周角函数型变分有限元解法。研制了相应的程序,成功地计算了轴流式与离心式叶栅的算例。对于给定的叶片设计厚度分布和吸力面上的设计压力(或速度)分布,应用本文的计算方法可直接解出满足设计要求的叶型型线以及流动特性参数分布。     

多分流喷咀叶栅气动变分有限元分析

在蒸汽透平的高压级中,喷咀叶栅的高宽比相当小,一般l/B<1,端损比较严重。为了减少这种损失,本文提出一种新的由主、分流叶片组成的多分流喷咀叶栅结构,以改善高压级喷咀叶栅的气动性能。为了对这种多分流喷咀叶栅进行全流场计算,本文采用了较先进的气动变分有限元方法。以国产30万千瓦机组高压第一压力级为例,对实际运行的带矩形加强筋的窜喷咀结构,带锥形加强筋的窄喷咀结构以及由主、分流叶片组成的多分流喷咀叶栅结构进行了全流场的气动有限元计算。从计算所得的速度分布曲线可知,带矩形加强筋的窄喷咀结构的气动性能最差,而由主、分流叶片组成的多分流喷咀叶栅的气动性能最好,它是改善蒸汽透平高压级热经济性的有效途径。     

任意旋成面叶栅B类气动杂交命题周角函数型变分有限元解

本文建立了任意旋成面叶栅B型周角函数变分有限元方法,并成功地应用于轴流叶栅和离心叶栅的气动设计计算,从而可使叶型设计建立在更加科学和合理的基础之上。     

任意旋成面叶栅跨声速流动变域变分及可变结点的间断有限元解法

本文在叶轮机械任意旋成面正命题变分理论的基础上,对含激波跨声速叶栅绕流的变分泛函进行了间断有限无数值离散,用人工密度与间断元变域变分相结合的方法求解了任意旋成面跨声速的挚函数近似方程,获得了比较理想的计算结果。     

离心式压气机任意旋成面正命题变分有限元解

在文献[2]的基础上提出了离心式压气机任意旋成面正命题S_1流面的有限元解法。用八结点等参元对文献[1]中相应的变分原理Ⅱ进行有限元展开,采用了迭代法求解非线性方程,得出S_1流面流场中各点的速度势、速度、密度和压力值。本文结合具体叶轮造型,编制了考虑叶面有喷吸情况,能自动划分网格的有限元试算程序,进行了无分流叶片和有分流叶片的试算。本文还对满足后缘处K—J条件的处理方法作了尝试。     

任意旋成面叶栅边界层和损失计算

本文应用变分有限元方法和边界层理论对实际叶栅内部流场进行了数值计算,求出了中心势流场的速度和压力分布、型面边界层特征参数、叶栅损失系数及型面摩擦损失系数。计算结果与实验数据吻合较好。文中所建立的方法和编制的计算程序可用于对轴流式或离心式叶栅进行计算,并以此判断叶栅性能优劣,改善叶型和设计高效叶栅,减少不必要的试验经费。     

带扩口叶栅喷嘴预旋系统流动特性数值研究

为进一步优化航空发动机径向预旋系统性能,基于叶栅型喷嘴提出带扩口型的叶栅喷嘴,采用数值计算方法对比扩口叶栅喷嘴与传统叶栅型喷嘴在径向预旋系统中的温降流阻特性,根据计算结果得到:扩口叶栅喷嘴的出口气流速度、流量系数均高于叶栅喷嘴,系统进出口压比为2.1时,扩口叶栅喷嘴的预旋系统量纲为一的温降系数比传统叶栅喷嘴高8.15%左右,系统出口旋流比高于传统叶栅喷嘴2.84%。     

轴流式叶栅内部流动变工况性能的计算分析

应用有限元方法求解不可压黏性流动Ｎ－Ｓ耦合方程，对ＮＡＣＡ叶型的叶栅在不同冲角的条件下，叶栅内部的流动作了较为完整的计算分析。结果包括叶片表面的压力分布、叶片表面法向的速度分布以及表面摩擦系数。在计算中，采用了Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ湍流模型和壁面函数以提高计算的速度。结果表明：冲角不仅对叶片表面的压力分布，而且对叶片附近的流动状态，特别是在叶栅流道的后半部，有很大的影响。     

家用电扇流场特性研究及设计计算

本文对家用电扇的流场特性进行初步分析,并将结果应用于实践,获得电扇气动特性的明显改善。文中还对美国个人香气微风扇中叶栅任意旋成面的流场进行了气动特性计算,并改进其结构的不合理之处,获得比原型更为优良的气动特性。     

主流叶片气动有限元计算及试验研究

为了减少蒸汽透平高压级中存在的严重流动损失,本文提出一种新的由主、分流叶片组成的多分流喷嘴叶栅结构,文章着重讨论了主流叶片的气动设计原理,试验表明,这些原则是成功的。     

平面叶栅速度图法有限元分析

本文提出了跨音速平面叶栅气动反命题的一种解法。首先用八节点等参单元对平面速度图方程作有限元展开,由此来计算跨音速叶栅亚音速部分的外形,然后根据速度图方程的喷管特解来计算叶栅的跨、超音速部分外形。文章最后总结出一种控制叶栅外形变化的简单有效的方法,并给出了计算结果。     

非光滑叶片对叶栅气动特性影响的实验研究

在低速平面叶栅风洞中对光滑叶片及3种非光滑叶片进行了实验研究,分析了非光滑叶片对叶栅出口流动特性的影响。实验结果表明,采用非光滑叶片改变了叶栅出口旋涡结构及流动分布,使叶栅出口的流场趋于均匀,叶片可以随更大的负荷。     

叶型气动设计的杂交型方法计算软件

将建立在气体动力学变分原理基础上的叶栅气动正问题与杂交问题有限元计算程序加以组合，构成一种具有特色的叶片型线气动设计软件，使叶栅的气动计算、叶型的设计修改以及两者的相互校核可以方便进行．采用Visual Basic和Visual Fortran混合语言编写界面操作程序，并与图像显示软件相结合，提高了设计计算过程的直观性与可操作性．     

海豚形叶片气动性能高于传统叶片的机理分析

介绍了一种新型的涡轮机短叶片－海豚形叶片，它可代替传统的ＴＣ－１Ａ型短叶片。传统的涡轮机短叶栅虽然叶型损失较小，但端部损失较大。用海豚形叶片可降低这种比较高的端部损失。通过计算表明，海豚形叶栅在改进传统的涡轮机短叶栅的气动性能方面是明显有效的。本文从机理上对此加以分析。     

低型损叶栅气动设计方法

从改进气动负荷分布和边界层特性着手，研制了一套可供叶栅的优化设计与改型的计算方法与程序，本方法充分考虑到工程设计的要求，在优化过程中避免采用过多的数学手段，而注重气动分析对叶片设计的指导作用，叶片造型计算由正、反问题交替迭代进行，具有良好的可靠性和直观性。实例计算取得了满意的结果。     

离心式叶轮机任意旋成面栅后区长度处理

文章揭示了叶轮栅后区长度L_3太长时,会使栅后区出气角β_2无法选择而造成无解的事实;表明在β_2变化的适当范围内,叶型后缘两侧速度差△Λ与β_2之间呈线性关系,而且该线性变化范围随L_3的增长而缩小;获得了随L_3作线性变化的规律。文章最后提出了离心式叶轮机任意旋成面叶栅流场的简单求解方法。     

涡轮增压器压气机叶栅S_1流面的气动计算及结果分析

本文在文献[1]和文献[3]的基础上对无锡动力机厂提供的11GJ及110J型涡轮增压器离心式压气机叶栅S_1流面的气动特性进行计算。计算结果分析表明:110J型叶栅气动特性优于11GJ型叶栅,与实际试验所得结果——110J型效率(74%)高于11GJ型(72%)相吻合。文章对出气角β_2、分流片环量Γ_I及栅后区长度的选取等提出自己的观点,尤其对难以估计的出气角β_2作了较详细的论述,且经多种涡轮、压气机和风机等叶轮机械的实例计算均行之有效。     

贴体网格生成技术中正交性和空间疏密控制研究

在综合阐述网格生成技术对流场数值计算重要性的基础上,提出了一种非周期性叶栅流场网格的数值生成方法。该方法对任意曲线（面）边界生成正交性思想的网格具有普适性,且可以对整个区域网格的正交性进行有效的控制。此外,本文还对网格正交性和疏密分布之间的关系进行了探讨,给出了影响网格正交性的因素和改进方法。