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叶轮机械三维非定常流场数值方法研究及其并行策略

作　者: 王永红
导　师: 葛宁
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 工程热物理
关键词: MPI 并行计算非定常流叶轮机械交界面
分类号: TB126
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 359次
引　用: 1次
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内容摘要

叶轮机械的非定常数值模拟是现阶段计算流体力学研究的重要领域,同时由于其流动的复杂性,也是研究的难点。本文针对叶轮机械非定常数值模拟中存在的一些问题展开研究,为课题组以后的多级非定常模拟和流动失稳问题研究奠定基础。为了加速叶轮机械的非定常数值模拟的计算,本文首先对并行计算方法进行了研究,并在自己构建的并行平台上,对课题组的三级压气机稳态计算程序,圆柱凸包绕流和Stage67非定常计算程序进行了串改并。同时为实现叶轮机械的非定常数值模拟,本文发展了自己的交界面数值方法,对于交界面网格采用对接的滑移网格,信息传递采用线性插值守恒变量的方法进行。接着对NASAStage67的简化几何模型和无简化模型分别进行了非定常数值模拟,并把计算结果和实验以及ChenJP等人的计算结果进行了对比,结果表明本文的计算方法能够对叶轮机械进行非定常数值模拟,具有一定的理论研究和工程应用的价值。最后本文对Stage67进行了总压进气畸变的数值模拟研究。进气畸变会造成叶轮机稳定裕度下降、压比和效率降低,是诱发叶轮机旋转失速、喘振的重要原因之一。发展进气畸变条件下的流场数值模拟研究对于进一步研究流动失稳问题具有重要的应用价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章引言  12-15
  1.1 研究背景  12-14
  1.2 研究内容  14-15
第二章并行计算方法研究  15-25
  2.1 并行计算概述  15-16
  2.2 并行系统构建  16-18
  2.3 串行程序的并行方法  18-23
    2.3.1 并行化方法  18-21
    2.3.2 结果验证  21-22
    2.3.3 效率分析  22-23
  2.4 本章小结  23-25
第三章非定常数值求解方法  25-34
  3.1 控制方程及其数值解法  25-28
    3.1.1 非定常流控制方程  25-27
    3.1.2 数值解法  27-28
  3.2 边界条件  28
  3.3 交界面数值方法  28-32
    3.3.1 稳态计算  28-29
    3.3.2 非定常计算  29-32
  3.4 网格生成  32-33
  3.5 本章小结  33-34
第四章 NASA STAGE67 非定常流场计算  34-63
  4.1 STAGE67 简化几何模型模拟  34-48
    4.1.1 计算方法  34-35
    4.1.2 计算网格  35
    4.1.3 计算结果与分析  35-41
    4.1.4 实验与计算结果对比  41-48
  4.2 NASA STAGE67 整级模拟  48-54
    4.2.1 计算方法  48-49
    4.2.2 计算网格  49-50
    4.2.3 结果分析  50-54
  4.3 STAGE67 进气畸变数值模拟研究  54-62
    4.3.1 研究方法  54-55
    4.3.2 结果与分析  55-62
  4.4 本章小结  62-63
第五章结论与展望  63-65
  5.1 本文主要结论  63-64
  5.2 工作展望  64-65
致谢  65-66
攻读硕士学位期间发表的论文  66-67
参考文献  67-68

叶轮机械三维非定常流场数值方法研究及其并行策略

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