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高温气冷堆板翅式回热器一维可压缩流动算法
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作者 白一帆 丁铭 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第4期675-682,709,共9页
为了计算高温气冷堆氦气透平直接循环中板翅式回热器的动态响应过程,本文建立了板翅式回热器的一维可压缩流动模型。采用混合半隐式算法对控制方程进行离散,并提出使用解耦法和半耦合法对流体域和壁面耦合的温度方程进行求解。根据以上... 为了计算高温气冷堆氦气透平直接循环中板翅式回热器的动态响应过程,本文建立了板翅式回热器的一维可压缩流动模型。采用混合半隐式算法对控制方程进行离散,并提出使用解耦法和半耦合法对流体域和壁面耦合的温度方程进行求解。根据以上2种方法计算回热器入口温度阶跃上升算例的结果分析,并模拟分析了回热器在温度、流量、压力和温度-流量复合阶跃扰动下的瞬态变化过程。结果表明:解耦法相对于半耦合法拥有更快的求解速度,且更适于板翅式回热器在直接氦气透平循环回路系统的整体计算。本文方法可模拟板翅式回热器在简单扰动下的温度响应过程,并捕捉不可压缩模型无法计算的压力响应和流量响应,可以用于板翅式回热器在循环系统中的动态性能分析。 展开更多
关键词 高温气冷堆 直接循环 板翅式回热器 动态响应 一维可压缩流动模型 混合半隐式算法 数值计算 计算流体力学
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三维可压缩非定常流的壁面分离判据及其分离线附近的流动形态 被引量:4
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作者 张涵信 张树海 +2 位作者 田浩 张来平 李沁 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期421-430,463,共11页
通过引入依赖于密度的物面法向速度变换wr=-1ρh1h∫2z0h1h2ρtdz,描述物理速度空间(ua,va,wa=u,v,w+wr)具有无滑移壁面条件的三维可压缩非定常连续方程可转换成变换速度空间(u,v,w)内具有无滑移条件定常连续方程。因此,采用定常壁... 通过引入依赖于密度的物面法向速度变换wr=-1ρh1h∫2z0h1h2ρtdz,描述物理速度空间(ua,va,wa=u,v,w+wr)具有无滑移壁面条件的三维可压缩非定常连续方程可转换成变换速度空间(u,v,w)内具有无滑移条件定常连续方程。因此,采用定常壁面分离的分析方法和结论,再通过变换和研究wr的贡献,给出了三维可压缩非定常壁面分离的判则以及分离线附近的流动形态。研究指出,二维和三维情况下,都出现伴有壁外附着的壁面分离情况。数值模拟证实了理论和结论。 展开更多
关键词 可压缩非定常流动 壁面分离 分离流面 分离判则
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三维非定常/定常不可压缩流动N-S方程基于人工压缩性方法的数值模拟 被引量:6
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作者 温功碧 陈作斌 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2004年第1期53-66,共14页
基于人工压缩性方法提出—中心与迎风混合的算法,以数值模拟N-S方程的定常/非定常解。对半离散方程的左端采用中心差分,方程右端数值流量采用迎风Roe近似算法,其精度可达三阶。湍流模式利用Baldwin-Lomax代数模式。计算例子包括二维平... 基于人工压缩性方法提出—中心与迎风混合的算法,以数值模拟N-S方程的定常/非定常解。对半离散方程的左端采用中心差分,方程右端数值流量采用迎风Roe近似算法,其精度可达三阶。湍流模式利用Baldwin-Lomax代数模式。计算例子包括二维平板、机翼剖面、扁椭球、颅动脉瘤等。计算结果表明,压力和摩擦系数与实验符合,在分离涡旋区计算值与实验有差别,这或许是由于湍流模式不够精确的缘故。 展开更多
关键词 可压缩流N-S方程 数值模拟 人工压缩 中心和迎风混合算法 绕扁椭球流动 非定常/定常流动
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进排气管一维非定常流动计算方法的比较 被引量:10
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作者 方适应 邓康耀 +1 位作者 崔静 顾宏中 《车用发动机》 北大核心 2000年第3期22-25,共4页
用有限差分法和有限体积法分别对一台自然吸气 3缸汽油机的进气流动进行了模拟计算。有限体积法的质量守恒优于有限差分法 ;有限体积法的计算速度明显快于有限差分法。进气压力波测量与计算结果表明 ,两种方法均可较好地模拟进气压力波... 用有限差分法和有限体积法分别对一台自然吸气 3缸汽油机的进气流动进行了模拟计算。有限体积法的质量守恒优于有限差分法 ;有限体积法的计算速度明显快于有限差分法。进气压力波测量与计算结果表明 ,两种方法均可较好地模拟进气压力波动 。 展开更多
关键词 内燃机 进气管 排气管 一维非定常流动 汽油机
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二维振荡叶栅非定常粘性流动数值模拟 被引量:13
5
作者 胡运聪 周新海 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期79-81,共3页
采用显式四步Runge Kutta格式 ,结合Baldwin Lomax紊流模型求解Navier Stokes方程 ,借助运动网格技术 ,完成了对二维振荡叶栅非定常粘性流动的数值模拟。为了加速求解过程 ,引入了变系数隐式残差光顺方法 ,取得了较好效果。数值结果与... 采用显式四步Runge Kutta格式 ,结合Baldwin Lomax紊流模型求解Navier Stokes方程 ,借助运动网格技术 ,完成了对二维振荡叶栅非定常粘性流动的数值模拟。为了加速求解过程 ,引入了变系数隐式残差光顺方法 ,取得了较好效果。数值结果与已公布的数据有很好的一致性。 展开更多
关键词 振荡叶栅 非定常粘性流动 运动网格技术 变系数隐式残差光顺 显式四步Runge-Kutta格式 Baldwon-Lomax紊流模型 NAVIER-STOKES方程 数值模拟 叶片振动 压气机
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数值模拟具有四个腔室的多分支管道二维非定常流动 被引量:1
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作者 廖振强 《气动实验与测量控制》 CSCD 1996年第4期18-26,共9页
应用基于Godunov格式的二维非定常流数学模型,模拟具有四个腔室的多分支管道内的瞬变气体运动,以便对该气体运动的发展过程有一更好的了解。根据所给出的模型编制了相应的计算及绘图软件。数值模拟定量给出了多分支管道内详细... 应用基于Godunov格式的二维非定常流数学模型,模拟具有四个腔室的多分支管道内的瞬变气体运动,以便对该气体运动的发展过程有一更好的了解。根据所给出的模型编制了相应的计算及绘图软件。数值模拟定量给出了多分支管道内详细的速度矢量场,压力样梯度场及各分支管道的质量流量变化曲线。并对多分支管道内非定常气体运动过程的某些特征做出了分析和讨论。计算结果表明:基于Godunov格式的非线性波作用计算方法能成功地处理合压力波(包括激波)的传播发展和含复杂几何形状边界的多分支管道流动问题。因此该方法可以作为一个有效的数值分析工具,用来精确预测多分支管道内详细的压力变化、速度变化和质量流量变化的过程。 展开更多
关键词 非定常流动 计算空气动力学 数值模拟
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带前置导叶离心压缩机非定常流动的数值模拟 被引量:1
7
作者 王玉川 李振华 《华北水利水电学院学报》 2012年第3期47-50,共4页
利用CFX对无导叶和前置导叶大预旋角度下离心压缩机内部流动进行了数值模拟,分析了叶轮表面的压力分布规律.前置导叶正预旋40°的非定常流动计算结果显示,导叶及叶轮表面均发生了流动分离,导致流场内产生了较大的压力波动,波动主频... 利用CFX对无导叶和前置导叶大预旋角度下离心压缩机内部流动进行了数值模拟,分析了叶轮表面的压力分布规律.前置导叶正预旋40°的非定常流动计算结果显示,导叶及叶轮表面均发生了流动分离,导致流场内产生了较大的压力波动,波动主频率为2 422 Hz,叶轮流道内旋涡的周期性发展是导致叶片表面压力波动的主要原因. 展开更多
关键词 前置导叶 离心压缩 非定常流动 数值模拟
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求解非定常可压缩流动问题的边界元方法的研究
8
作者 王尔智 陶瑞民 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第24期186-191,共6页
由于边界元法具有独特的优点,在工程问题的数值计算中已经得到广泛应用,但在流体力学领域,对非定常、可压缩流动问题,过去尚未求得其基本解而无法考虑研究应用完全边界元法对其进行数值求解。在作者前期研究工作已取得该类问题的基本解... 由于边界元法具有独特的优点,在工程问题的数值计算中已经得到广泛应用,但在流体力学领域,对非定常、可压缩流动问题,过去尚未求得其基本解而无法考虑研究应用完全边界元法对其进行数值求解。在作者前期研究工作已取得该类问题的基本解的基础上,进一步对非定常、可压缩流动问题的边界元法数值求解问题进行了研究。根据虚边界元原理,以SF6断路器灭弧室内吹弧气体的非定常、可压缩流动为对象,推导出描述该种气体流动的完全边界元数学模型及其离散格式,并将其应用于对550kVSF6断路器空载开断过程中吹弧气体流动规律的数值计算上,其结果经与应用商业软件FLUENT的计算结果相比较表明,文中所建立的方法是正确、有效的,研究成果为非定常、可压缩流动问题提供了一种边界元数值求解的方法。 展开更多
关键词 非定常可压缩流动 SF6高压断路器 边界元法 无载开断
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一维非定常流动的FVM-TVD方法与混合式脉冲转换器系统
9
作者 朱小慧 顾宏中 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第8期1216-1219,共4页
介绍了一种研究进排气系统一维非定常流动的 FVM- TVD(总残差减少的有限体积法 )方法 :控制方程的离散采用有限体积法 ,截面数值通量采用考虑截面变化的二阶 TVD格式 .用该方法对混合式脉冲转换器 (MIXPC)系统排气管内的压力波进行了模... 介绍了一种研究进排气系统一维非定常流动的 FVM- TVD(总残差减少的有限体积法 )方法 :控制方程的离散采用有限体积法 ,截面数值通量采用考虑截面变化的二阶 TVD格式 .用该方法对混合式脉冲转换器 (MIXPC)系统排气管内的压力波进行了模拟 ,并与实测值作了对比 。 展开更多
关键词 混合式脉冲转换器系统 一维非定常流动 有限体积法 总残差 FVM-TVD方法 增压系统 柴油机
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三维非定常可压缩理想气体的广义变分原理
10
作者 何吉欢 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 1997年第1期99-105,共7页
广义变分原理是构造杂交有限元和流体力学各种杂交命题(包括反命题)的理论基础.如何从偏微分方程及初边值条件出发,构造广义变分原理,这是一个非常难的课题,历来是许多学者寻求的目标.本文提出了建立广义变分原理的新方法——凑... 广义变分原理是构造杂交有限元和流体力学各种杂交命题(包括反命题)的理论基础.如何从偏微分方程及初边值条件出发,构造广义变分原理,这是一个非常难的课题,历来是许多学者寻求的目标.本文提出了建立广义变分原理的新方法——凑合反推法.应用该法作者建立了三维非定常可压缩理想气流的亚广义变分原理及广义变分原理.本文的结果将给变分有限解法提供严密的理论基础. 展开更多
关键词 广义变分原理 非定常流动 气体 可压缩理想气体
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旋流排气管内非定常几何一维流动的研究 被引量:1
11
作者 朱伟平 高大明 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 EI CAS 2005年第4期363-366,共4页
目的为管内非定常完全气体有旋流流动的一维计算模型,校验相同定解条件下计算流体力学的数值解,需要对该数学物理模型的代数显式解析解进行扩充.方法根据蔡睿贤的研究结果,满足某个数学物理模型的一般意义的解析解有无限多,针对该模型... 目的为管内非定常完全气体有旋流流动的一维计算模型,校验相同定解条件下计算流体力学的数值解,需要对该数学物理模型的代数显式解析解进行扩充.方法根据蔡睿贤的研究结果,满足某个数学物理模型的一般意义的解析解有无限多,针对该模型的表达式,提出使用一种新型含有可导函数的变形加法分离变量法.结果得出满足该数学物理模型新的解析解,该解的后4套解的表达式含有任意可导函数.结论得出了满足旋流排气管内非定常完全气体有旋流流动的一维计算模型的无限多个解.给出了求解变系数一阶线性偏微分方程的新算法,即含有可导函数的加法分离变量法.理论研究表明,由加法分离变量法所得的解为自变量的任意可导函数都可满足该类方程. 展开更多
关键词 分离变量法 旋流 非定常几何一维流动 代数显式 解析解
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卷积自编码器在非定常可压缩流动降阶模型中的适用性 被引量:1
12
作者 肖若冶 于剑 马正宵 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3445-3455,共11页
为有效降低使用计算流体力学(CFD)方法的设计成本和周期,降阶模型(ROM)得到广泛关注。对于复杂的可压缩流动,使用本征正交分解(POD)等线性方法进行流场降维,需要大量模态才能保证流场重建的精度,采用非线性降维方法能够有效减少所需模... 为有效降低使用计算流体力学(CFD)方法的设计成本和周期,降阶模型(ROM)得到广泛关注。对于复杂的可压缩流动,使用本征正交分解(POD)等线性方法进行流场降维,需要大量模态才能保证流场重建的精度,采用非线性降维方法能够有效减少所需模态数。卷积自编码器(CAE)是一种由编码器和解码器组成的神经网络,能够实现数据降维和重构,可看作是POD方法的非线性拓展。采用CAE进行流场数据的非线性降维,同时使用长短期记忆(LSTM)神经网络进行流场状态的时间演化。对于不可压缩问题,使用自编码器和LSTM结合进行流场重构的方法已有较多研究,选择一维Sod激波管、Shu-Osher问题、二维黎曼问题和开尔文-亥姆霍兹不稳定性算例,测试该ROM对非定常可压缩流动的有效性,同时基于POD方法,在不同模态数下构造Sod激波管和黎曼问题的ROM作为对比。结果表明:对于非定常可压缩流动,CAE-LSTM方法能够在使用较少自由变量数的前提下获得较高的重构和预测精度。 展开更多
关键词 降阶模型 卷积自编码器 长短期记忆神经网络 非定常可压缩流动 流场重构
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内燃机进排气变网格一维非定常流动计算方法
13
作者 张琨 陈昊天 +3 位作者 邓康耀 胡志龙 钱跃华 刘博 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期809-816,920,共9页
针对内燃机进排气流动计算模型难以满足在现有计算效率的基础上提高计算精度的问题,本文推导建立了变网格一维非定常流动计算方法。在均匀网格TVD格式基础上,推导建立适用于内燃机进排气流动计算的非均匀网格TVD迭代格式,并结合自适应... 针对内燃机进排气流动计算模型难以满足在现有计算效率的基础上提高计算精度的问题,本文推导建立了变网格一维非定常流动计算方法。在均匀网格TVD格式基础上,推导建立适用于内燃机进排气流动计算的非均匀网格TVD迭代格式,并结合自适应网格加密技术,建立可变网格一维非定常流动数值仿真计算方法。结果表明:与采用均匀网格的整机仿真模型相比,采用变网格计算20个循环平均增加CPU计算耗时2.08 s,排气压力波预测精度较均匀网格计算方案最大可提高5.15个百分点,整机性能预测精度较均匀网格最大可提高0.54个百分点。 展开更多
关键词 内燃机 进排气流动 变网格 TVD格式 一维 非定常流动 压力波 整机性能
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高速铁路隧道初始压缩波一维流动模型的数值分析方法 被引量:8
14
作者 梅元贵 周朝晖 +2 位作者 耿烽 许建林 李刚 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期508-512,519,共6页
基于隧道内空气流通截面是时间和距离的二元函数条件与一维流动理论,提出了高速列车驶入设有缓冲结构隧道端口时产生初始压缩波的数值分析方法。一维流动理论采用考虑摩擦、传热以及空气质交换等因素的一维可压缩非定常不等熵流动模型... 基于隧道内空气流通截面是时间和距离的二元函数条件与一维流动理论,提出了高速列车驶入设有缓冲结构隧道端口时产生初始压缩波的数值分析方法。一维流动理论采用考虑摩擦、传热以及空气质交换等因素的一维可压缩非定常不等熵流动模型。数值分析方法采用广义黎曼变量特征线法。与国外有关未设缓冲结构、开孔型与未开孔型缓冲结构的隧道端口三种情况的现车试验结果进行了比较,表明本文所建方法正确、合理,能够模拟计算多种类型缓冲结构条件下的压缩波波动规律。 展开更多
关键词 高速列车 隧道-缓冲结构 初始压缩 特征线法 一维流动
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不同膨胀状态下涡旋膨胀机非定常流动特性分析 被引量:6
15
作者 刘祯 吴华伟 +1 位作者 林鑫 宋盼盼 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2019年第6期1241-1246,共6页
本工作采用计算流体力学(CFD)的方法对适应于微型压缩空气储能(micro-CAES)系统的涡旋膨胀机工作过程进行非定常数值模拟,得到膨胀机内部压力场、速度场和温度场的分布,研究了相同排气背压下外膨胀比对涡旋膨胀机非稳态性能的影响规律... 本工作采用计算流体力学(CFD)的方法对适应于微型压缩空气储能(micro-CAES)系统的涡旋膨胀机工作过程进行非定常数值模拟,得到膨胀机内部压力场、速度场和温度场的分布,研究了相同排气背压下外膨胀比对涡旋膨胀机非稳态性能的影响规律及工作腔流场结构分布,结果显示:排气背压一定时,外膨胀比的变化对进气质量流量的脉动规律影响较小,外膨胀比的增加,增大了出口质量流量脉动程度、增大了膨胀机内压缩空气的热量利用程度、增大了膨胀机非稳态驱动力矩、增大了背压腔内二次流旋涡的强度和尺度,背压腔中存在明显局部高温区。 展开更多
关键词 微型压缩空气储能 涡旋膨胀机 非定常流动 外膨胀比 数值模拟
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导叶预旋对扩压器进口非定常流动的影响 被引量:1
16
作者 姜华 宫武旗 +1 位作者 席光 张炜 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第23期90-95,共6页
使用X热线热膜技术,在设计流量下研究了3个不同进口导叶(inlet guide vanes,IGV)预旋角对叶片扩压器进口流场的影响。分析表明:集平均速度在不同预旋角下变化明显,且其在不同叶高处的变化规律不同。10%叶高处,3个预旋角下集平均绝对气... 使用X热线热膜技术,在设计流量下研究了3个不同进口导叶(inlet guide vanes,IGV)预旋角对叶片扩压器进口流场的影响。分析表明:集平均速度在不同预旋角下变化明显,且其在不同叶高处的变化规律不同。10%叶高处,3个预旋角下集平均绝对气流角均为负冲角;50%叶高处,?20°预旋角和0°预旋角下气流角为负冲角,但20°预旋角下在主叶片尾迹区附近出现正冲角;90%叶高处,集平均绝对气流角几乎均为负值。3个预旋角下,时间平均气流角在10%、50%和90%叶高处分别改变1.4°、2.2°和1.3°,表明预旋角对扩压器进口气流角影响较大,且对中间叶高处气流角的影响明显大于轮盘和轮盖侧;不同叶高处时间平均脉动角变化不超过0.6°,表明预旋角对脉动角影响相对较小。气流角沿叶高变化较大,推荐扩压器叶片进口缘沿轴向适当扭曲。 展开更多
关键词 离心压缩 非定常流动 导叶预旋 X热膜 气流角
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不可压缩二维流动Navier-Stokes方程的有限元解 被引量:1
17
作者 高殿荣 赵永凯 张齐生 《计算力学学报》 CAS CSCD 1998年第4期379-386,共8页
对不可压缩流体沿二维后台阶流动的N-S方程的流函数-涡量式用有限元方法加以求解,固壁上的涡量用时间迭代法加以确定。分别计算Re=200,400,800和1000时流动区域的流函数和涡量值,并在Re=800时与有关文献... 对不可压缩流体沿二维后台阶流动的N-S方程的流函数-涡量式用有限元方法加以求解,固壁上的涡量用时间迭代法加以确定。分别计算Re=200,400,800和1000时流动区域的流函数和涡量值,并在Re=800时与有关文献的结果相比较,基本吻合。且在此基础上讨论了出口条件对计算结果的影响。本文的方法对分析流经液压阀口等流动问题具有借鉴意义。 展开更多
关键词 后台阶流动 有限元 N-S方程 可压缩 流动
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二维振荡机翼跨声速非定常绕流的变域变分有限元解 被引量:4
18
作者 郭加宏 刘高联 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1996年第2期217-222,共6页
本文首先对文献[1~3]提出的二维振荡机翼含激波跨声速非定常绕流的变分原理进行了改造,使之能适用于时间推进法;构造了三维时空的可变节点有限元来捕获自由尾涡面,而跨声流中的激波采用人工密度法捕获。在远场边界上使用简化的... 本文首先对文献[1~3]提出的二维振荡机翼含激波跨声速非定常绕流的变分原理进行了改造,使之能适用于时间推进法;构造了三维时空的可变节点有限元来捕获自由尾涡面,而跨声流中的激波采用人工密度法捕获。在远场边界上使用简化的无反射条件和新型非定常Kutta条件。用本文方法求解了作俯仰振荡的NACA64A010翼型的跨声速绕流,计算结果令人满意。本文方法可以推广到三维机翼[4]及二维和三维叶栅的同类气动力问题上去。 展开更多
关键词 振荡 机翼流动 跨声速 非定常 有限元
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径向流内燃波转子预压缩过程数值分析
19
作者 张方浩 李建中 +2 位作者 巩二磊 姚倩 郑仁传 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第13期5671-5680,共10页
为揭示径向流内燃波转子预压缩过程的非定常流动特性,通过三维非定常仿真对典型工况下复杂波系诱导预增压机制进行了模拟和分析,重点研究了进排气端口压差与波转子转速对通道内压缩波传播规律的影响。结果表明:压缩波在通道内传播时受... 为揭示径向流内燃波转子预压缩过程的非定常流动特性,通过三维非定常仿真对典型工况下复杂波系诱导预增压机制进行了模拟和分析,重点研究了进排气端口压差与波转子转速对通道内压缩波传播规律的影响。结果表明:压缩波在通道内传播时受弯曲通道曲率影响,导致波的反射、折射和衰减,发生能量损失和波形畸变,影响压缩波的传播路径与速度;高压差虽然增强了压缩波强度,但加剧了燃料的过度填充和流动不稳定性,增加了热力学损失,使等熵压缩效率显著降低;转速通过调节波转子的工作时序来影响通道内压缩波的传播特性,在1 200 r/min时,进气端口开启时间延长,压缩波反射形成膨胀波并逆向传播,导致通道内增压比仅为103%,等熵压缩效率大幅度减小。 展开更多
关键词 径向流内燃波转子 非定常流动 压缩 等熵压缩效率
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基于动态混合网格的不可压非定常流计算方法 被引量:5
20
作者 张来平 常兴华 +2 位作者 段旭鹏 王振亚 张涵信 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期577-586,共10页
鱼类、昆虫等运动速度较低,对它们的数值模拟需要解决不可压问题.虚拟压缩方法通过在连续性方程中加入压强对虚拟时间的偏导数,从而把压力场和速度场耦合起来,解决了不可压缩流的计算问题.基于动态混合网格技术,利用双时间步方法耦合虚... 鱼类、昆虫等运动速度较低,对它们的数值模拟需要解决不可压问题.虚拟压缩方法通过在连续性方程中加入压强对虚拟时间的偏导数,从而把压力场和速度场耦合起来,解决了不可压缩流的计算问题.基于动态混合网格技术,利用双时间步方法耦合虚拟压缩方法来解决非定常不可压缩流的计算问题.为了加快每一虚拟时间步内的收敛速度,子迭代采用了高效的块LU-SGS方法,并且耦合了基于混合网格的多重网格方法.利用该方法数值模拟了不同雷诺数下的静止圆柱、振荡圆柱的绕流,得到了与实验和他人计算一致的结果. 展开更多
关键词 动态混合网格 双时间步方法 虚拟压缩方法 可压缩 非定常流动
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