一、探讨一种叶轮机非定常流数值模拟的方法（论文文献综述）
乔渭阳,王良锋,段文华,赵磊[1]（2021）在《航空发动机气动声学设计的理论、模型和方法》文中指出根据对飞机噪声控制技术历史发展演化过程的总结分析,研究了民用航空发动机气动与声学一体化设计的目标、方法、流程、理论模型和发展趋势等。基于对航空发动机气动设计过程的分析,给出了航空发动机气动与声学一体化设计的流程和方法。分别从"发动机总体热力循环设计""发动机部件通流设计""发动机部件三维详细设计"等三个流程,介绍了航空发动机声学设计理论和技术国内外的发展情况,详细论述了发动机气动声学设计的理论、模型和方法,分析了目前航空发动机声学设计理论的主要问题及未来的研究重点,并以具体发动机设计实例分析了不同设计阶段航空发动机的气动与声学一体化设计方法思想。
吴航空,王丁喜,黄秀全[2]（2021）在《叶轮机周期性非定常流高效降阶数值计算方法研究进展》文中研究指明简要介绍了叶轮机内非定常流对叶轮机性能的重要影响,总结了叶轮机内动静相干和叶片振动诱发的非定常流的时空周期性特点,并指出这些时空周期性特点可以加以利用,发展分析这些非定常流的高效降阶数值计算方法。本文根据不同数值降阶方法的特点对其进行了归类,详细分析了各自的优缺点及在气动弹性力学领域的应用,并进一步展望了降阶数值方法在未来的几个关键技术及发展趋势。
李振彦[3]（2020）在《某汽轮机末级长叶片非定常流动及振动特性研究》文中认为针对我国资源利用率低、人均资源量匮乏的不足,超超临界汽轮机、热电联合循环等大型发电机组因其绿色高效成为能源产业核心装备的主要发展趋势。但是大型发电机组的末级叶片通常超过一米,再加上国家对电厂调峰能力的要求不断提高,使得末级长叶片常常在湿蒸汽区承受着复杂的非线性流体激励,诱发叶片振动,影响运行安全。本文以某蒸汽轮机组末级为研究对象,基于计算流体动力学和计算结构动力学理论,对该机组在变负荷工况下的流体激励及振动响应、转子系统的气弹稳定性能与影响因素进行深入的研究。首先从长叶片固有振动特性出发,进行各负荷工况的流场计算,开展叶片在静止、额定转速和变负荷三种状态下的模态分析;随后从流场结果中提取气动载荷,探究长叶片在变负荷情况下的静态振动特性。研究发现在额定转速条件下,低阶模态固有频率远大于静止状态;叠加了气动载荷之后,固有频率总体变化程度较小,但是对扭转振型或者以扭转振型为主的频率影响相对较大。当承受离心气动复合载荷,其静态振动响应则可以近似看成离心位移与气动位移在轴向的叠加。然后通过双向流固耦合方法,分析非定常压力波动,总结叶片变形对流场的影响;同时探讨了非定常流体激励下长叶片的动态振动特性。研究发现叶片变形对流场参数影响最大的区域主要分布在叶片前缘。另外由于两种流量工况下叶片在轴向分别承受两个相反方向的激振力,使得后续叶片的响应在1.0 kg/s工况下顺流向振动;在0.1 kg/s工况下,叶片逆流向振动,而且该工况50%叶高的振动模式为一阶模态和二阶模态的复合振动,叶顶则为一阶模态振动。最后基于一阶弯曲模态的非定常计算,探讨了长叶片在变负荷条件以及变叶间相位角两种因素下的气动弹性稳定性;从气动功密度,气动功和积累功等角度阐述诱振机理。结果表明,在180°叶间相位角变负荷工况下,气动阻尼系数随着进口流量的降低也逐渐减小,而且发现进口参数对气动弹性的影响主要分布在70%至90%叶高吸力面;在1 kg/s变叶间相位角条件下,在叶间相角为90°时会出现颤振失稳现象,在-90°时,气弹稳定性最好;另外当叶片振动处于前行波模式下,气弹性能在不同叶间相位角下的主要区别存在吸力面;在后行波模式下,它们作用的区别则同时存在于吸力面和压力面。
陆惟煜[4]（2018）在《非定常流动控制的非线性建模及拟序结构分析方法研究》文中认为提高风扇或压气机负荷是发展高推重比航空发动机的有效途径之一,采用流动控制技术是克服高负荷带来的流动分离问题的有效手段。由于达成相同流动控制效果耗费的能量更低,非定常流动控制方法近年来受到广泛地关注与重视。但目前对非定常流动控制方法的机理认识仍不明晰,制约了其进一步地发展与应用。针对该问题,本文建立了非定常流动控制的非线性模型,发展了流动拟序结构的时空分析方法,在此基础上对非定常流动控制机理展开了研究,并针对气驱涵道风扇发展了一种被动式三维非定常射流控制技术,主要包括以下几方面工作:1)针对非定常流动控制机理尚不明晰、降阶动力学模型尚不完善的问题,探讨了其理论基础,并基于二维不可压N–S方程、Stuart涡列模型和S–L理论,建立了受迫Duffing–Van der Pol双方程非线性降阶模型。讨论了模型初始条件与独立参数的选取,引入最大Lyapunov指数及卷入度这两个指标用于评价模型的总体特性。分析了无外激励作用下模型反映出的混沌运动现象,并对外激励作用下模型产生的频率依赖效应、阈值效应、位置依赖效应及同步效应进行了着重分析,在此基础上,讨论了模型反映出的非定常流动控制机理。2)针对现有拟序结构流场分析方法的不足,通过元素重排、矩阵分块及二次分解技术,发展了时空DMD方法,可用于提取拟序结构的流向空间发展信息,适合于非过渡态流场分析,拓展了对非定常流场获取信息的维度,并基于典型时空函数和非定常剪切流流场对该方法的有效性和适用性进行了验证。引入了微扰POD方法和基于SVD的DMD方法,分别用于进行流场的能量转移分析和解决被分解矩阵因列不满秩而无法分解的问题。3)对弯曲扩压通道脉冲射流控制的数值模拟及实验研究表明,合适控制参数的脉冲射流能起到“四两拨千斤”的流动控制效果,实际流场中同样表现出非线性降阶模型中出现的频率依赖效应、阈值效应、位置依赖效应和同步效应,进一步证实了模型的有效性。结合流场拟序结构的分析和非线性降阶模型的分析,阐述并总结了与非定常流动控制的优势和独特现象相关的三方面主导机制构成的统一的机理框架。4)对气驱涵道风扇动力系统进行了概念分析与热力学分析,初步设计了气驱涵道风扇,分析了高负荷气驱涵道风扇对高效流动控制手段的需求。提出了一种工程应用性强的被动式三维非定常射流流动控制方案,分析了其优势和主要参数的设计方法,阐释了其在非设计状态下具有一定的自适应性,基于简化的平面叶栅进行了数值模拟与实验研究,初步验证了其有效性及可行性,并探讨了三维非定常射流的流动控制潜力及其综合利用展向涡和流向涡的作用机理。
文安健[5]（2018）在《压气机转子叶片激振力与振动响应研究》文中进行了进一步梳理压气机转子叶片在发动机上工作时后会受到非定常激振力的作用而导致受迫振动。本文以压气机第一级转子叶片为研究对象,首先验证了非定常与定常数值模拟方法,接着计算不同工况下的激振力以及激振力造成的振动响应,利用谐响应方法分析不同工况及不同叶尖间隙结果。最后,计算分析了流固耦合方法与解耦方法。研究结果表明,两种非定常计算方法都有着较高的准确性,但约化法耗时小,适合工程计算;全周法耗时多,适合观察流场细节。通过全周法流场分析,发现叶尖间隙产生的泄漏流、前排叶片的尾迹以及转子转动带动的周向流动分别为产生气流激振力的三种不同激振源。对于不同工况的非定常激振力,振动响应结果显示,近喘点的振幅明显大于其他情况,且振动幅值最大的位置主要集中于叶顶前缘。对于不同阶的激振力,主要激振力集中于前三阶,且非定常激振力表面积分约为定常结果的10%。最后通过比较流固耦合方法与解耦方法的计算结果,发现解耦方法相对与耦合方法误差较小,经验证可用于工程应用。
宋红超[6]（2017）在《叶轮机气动外形离散型伴随优化系统开发与研究》文中进行了进一步梳理精细化设计已成为现今航空叶轮机设计发展趋势,伴随优化系统是实现精细化设计的重要基础工具。鉴于自主发展航空叶轮机CFD及优化技术的重要性,以及面对国内很少自主开发基于非结构网格叶轮机流场求解程序,尚未自主开发多排叶轮机离散型伴随优化系统,以及缺乏自主开发程序而难于支撑叶轮机原创技术开发的现实局面,论文集中开发了包括非结构网格生成、流场数值模拟、离散型伴随场求解、敏感性计算、网格变形、气动外形寻优在内的基于非结构网格的叶轮机气动外形伴随优化系统,并依此对内流通道全三维一体化参数化优化潜力进行了探索和评估研究。具体研究工作如下:一、采用六面体单元转换为四面体单元的切分方法,在叶轮机叶片参数化与快速多块网格生成程序TurboPara&Gen中实现了基于多块结构网格切分的叶轮机非结构网格生成功能,使TurboPara&Gen能够快速生成无粘和粘性流场计算用的拟流面二维网格、三维网格、单排/多排网格、单排单通道/多通道网格,能够处理端区径向间隙、排间间隙、端区倒角/倒圆,并能在O+H型多块结构网格基础上快速生成非结构网格。二、开发了基于非结构网格的叶轮机流场求解程序TurboSim（un）,出于通用性以及后续气弹等应用需求考虑,程序选择任意拉格朗日-欧拉形式的RANS方程,并采用SA湍流模型对RANS方程进行封闭。流动求解采用了基于节点中心有限体积方法,其中空间项采用Roe格式进行离散,时间导数项可选择1-4阶向后差分格式,为加速非定常流动时间精确求解而采用了双时间步法,流场加速技术包括多重网格、局部时间步长等。采用一维无粘激波管、层流平板流动、湍流平板流动、圆柱非定常绕流等四个经典算例对TurboSim（un）实施数值格式正确性、精度等进行了校验;并进一步选择Goldman叶栅、Rotor67跨音转子和Stage35跨音压气机级等三个经典叶轮机算例,对进、出口和周期边界条件施加正确性、非惯性项添加的正确性、跨音流场描述质量、多级叶轮机定常流场模拟能力进行了较全面的验证。三、基于非结构网格推导了网格变形处理方式下的流场伴随方程和网格伴随方程,并建立了以时间推进、GMRES方法进行线性方程迭代为主的离散型伴随场求解程序TurboAdjD;集成非结构网格生成TurboPara&Gen、叶轮机流动求解程序TurboSim（un）、几何参数化、敏感性计算、网格变形、优化算法等模块构建了叶轮机离散型伴随优化系统TurboOpt。针对叶轮机伴随优化,提出了基于子目标函数线性叠加的目标函数,分别给出了流量、总压、总温、熵、效率、压强分布等子目标函数构造;参数化采用了以Hicks-Henne函数作为基函数扰动方法。该离散型伴随优化系统避免了团队前期研究深刻地体验了连续型伴随方法的若干局限如湍流粘性伴随方程难以推导、可用目标函数少等问题。采用简单外流案例ONERA M6机翼,初步验证伴随场计算方法和优化系统流程正确性;并进一步选用Goldman涡轮叶栅、Rotor67跨音转子以及Stage35跨音压气机级为案例,从正问题和反问题模式分别验证伴随优化方法在亚音叶栅、超/跨音单转子以及多排跨音压气机级的优化能力和可靠性。四、面向解决当前叶片曲面极强空间三维性与设计思想、手段仍束缚于二维或准三维的矛盾,指出了叶轮机通道全三维一体化发展趋势,并采用通道全三维一体化参数化结合伴随优化方法对其提升叶轮机性能潜力进行了初步探索和评估研究。通过单边膨胀喷管、Goldman涡轮叶栅以及NACA65压气机叶栅案例研究,指出了整个叶片与端壁构成全三维通道一体化设计的潜力,并为未来叶轮机全三维一体化伴随优化参数化方法提供了进一步研究思路。论文在国内首次开发了基于非结构网格的叶轮机气动外形离散型伴随优化系统,并对叶轮机叶片与端壁未来一体化发展趋势进行了探索,在当前国家大力发展“航空发动机与燃气轮机”两机背景下别具重要。
张翔[7]（2017）在《叶轮机械叶片气弹稳定性频域非线性分析方法及应用研究》文中进行了进一步梳理随着轴流叶轮机械气动性能的不断提高,风扇/压气机的单级负荷不断增大,而重量却越来越轻,导致叶片颤振问题日益突出,这已逐渐成为制约现代航空发动机发展的瓶颈。因此,完善叶栅非定常流分析方法,建立高效、可靠的叶片颤振预估平台,探究叶片气弹失稳的机理具有重要的理论意义和工程应用价值。本文首先基于源项线化技术,发展了谐波平衡控制方程的隐式求解方法,拓展了原求解器对频域多扰动非定常流的仿真能力。然后,结合能量法,利用频域非线性分析模型,实现了叶片气弹稳定性的高效预测,并分别以跨声速压气机叶片和线性涡轮作为研究对象,验证了求解器定常模拟和振荡叶栅下非定常模拟的准确性与可靠性。在此基础上,论文进行了以下的研究工作:（1）选择跨声速压气机叶片作为研究对象,基于结构动力学的分析,在孤立叶排上,使用频域非线性分析技术进行了振荡叶片下的非定常流模拟,针对叶片的前三阶振型,系统研究了不同间隙尺度下叶片的气动阻尼系数,通过对比分析叶片表面上气流做功的差异,探讨了泄漏流对叶片颤振特性的影响机制。计算结果表明:不同模态下,当叶尖间隙较大时,泄漏流引起吸力面叶尖前缘附近出现静压卸载现象,并在对应区域上形成较强的压力脉动,随之引发气流对叶片振动的阻尼效应。（2）利用频域/定常混合计算模型,在多叶排环境下,针对不同转速,对跨声速两级风扇的第一级转子进行了气弹稳定性预测,基于对时均流场和静压脉动的分析,阐述了诱发叶片表面上气流做功的物理因素。研究显示,转子在部分转速和设计转速特性线上能够保证气弹稳定,而在105%和110%设计转速时,叶片的气动阻尼系数为负,存在超声速失速颤振的风险。进一步的讨论表明,叶片表面上正功集中区起因于不同的非定常扰动。对于大多数情况,压力面上的激波振荡可能引发正功集中。除此,吸力面上激波下游附近的超音区及波后的分离流也是正功的主要来源（3）以某前掠风扇为研究对象,使用多谐波频域计算方法,研究了正弦波畸变和边界层摄入式（Boundary Layer Ingestion,BLI）畸变对叶片气弹稳定性的影响。计算结果表明:进口总压畸变导致时均流场和激波非定常性的改变,使得叶片表面上的气流做功有所差异,这是叶片颤振特性发生变化的重要原因。（4）在多叶排环境下,针对某高负荷两级对转风扇的下游转子,分别采用混合计算模型和多扰动频域分析方法开展了叶片颤振特性的研究,通过考察叶片表面上气流做功以及非定常压力响应的差异,探讨了排间扰动对下游叶片气弹稳定性的影响。研究结果显示考虑上游叶片的周期性扰动将导致下游转子气动阻尼的降低。这种颤振特性差异的主要原因包括时均流场中激波形态的变化,上游尾迹引起的进口攻角波动,以及排间势扰动诱发的周向静压随时间的变化。
张恒铭[8]（2017）在《基于谐波平衡法的对转风扇非定常特性分析和设计方法研究》文中认为当前的压气机/风扇气动设计体系普遍采用了定常假设。这种假设忽略了流场中的非定常组分,势必会给压气机/风扇的气动设计和流场预测带来不确定性。尤其在当今压气机/风扇的结构更紧凑、单级负荷更高的情况下,排间非定常效应会变得越来越强烈,定常假设所产生的不确定性势必也会增大,从而制约对压气机/风扇性能潜力的挖掘。此外,一些先进的设计理念（如飞发一体化设计等）常会给压气机/风扇引入进气畸变,导致压气机/风扇流场产生强烈的非定常特性,使得定常物理模型不再适用。这些都表明有必要逐步将流动的非定常特性纳入到常规压气机/风扇设计和分析体系中。本文旨在对压气机/风扇的排间干扰以及进气畸变所产生的非定常流动特征进行系统性的研究,发掘这些非定常流动特性在不同工况下的变化规律及机理,并进一步地对非定常优化设计进行探索,为相关研究者和设计人员提供一些思路和一点参考。实现这些研究目标需要高效的非定常模拟工具,本文基于压气机/风扇内非定常流的周期性特点,引入“谐波平衡法”,推导了“谐波平衡”控制方程组,并对离散方程进行了隐式线化处理,实现了高效、稳定的叶轮机非定常数值模拟。利用准三维通流计算初步设计了一对转风扇,并以此对转风扇为研究对象,验证了程序定常三维模拟和“谐波平衡法”的有效性和可靠性,为后面的研究奠定基础。后面的相关非定常研究均以“谐波平衡法”为基础展开:首先,对对转风扇100%、90%和80%转速下的定常和非定常流场进行了数值模拟,通过对比定常和非定常的气动特性及其展向分布,研究了对转风扇的非定常特性及其随工况变化的规律。结果表明,排间非定常扰动会引起压气机/风扇端壁区域出现明显的气动特性变化。具体来说,排间扰动下,近设计点时,前、后转子叶尖和叶根附近通常会出现损失增加,而在近失速点,则通常会出现损失减小。对排间干扰下的时均和瞬时流场分析表明,对于前转子,其受非定常势扰动的直接影响较小,其叶尖、叶根部分的特性改变主要源于后转子端壁区域流动特性变化所带来的工作环境转变。对于后转子,其流动状态主要受上游尾迹影响,尾迹作用于下游叶尖泄漏涡时,会使其产生周期性的膨胀,从时均效应上来说,相比于定常,叶尖泄漏的损失密度降低,而损失影响范围增加。此外,尾迹作用于叶表附面层时,会引起附面层出现强烈的涡量振荡,导致损失,这种效应在近设计点附近占据主导地位,而这也会增加附面层中的湍流度,有利于抑制分离。最后,尾迹在下游输运时,还会出现“负射流”现象,使得吸力面的低能流体向高流通能力的压力面迁移,同时增加主流与边界层之间的能量交换,从而对分离产生抑制作用,这种效应在近失速点时起主导作用。其次,研究了100%转速下对转风扇的进气畸变非定常特性。先假定了两种类型的周向正弦总压畸变,时均特性表明周向总压的不均匀性会引起风扇性能的恶化,且低频正弦畸变所产生的影响更强。进一步地对不同进气位置的瞬时流场进行了详细讨论和分析,发现进口总压畸变主要从进口总压高低和进口总压周向梯度两个因素来影响风扇的流动特征,具体来说,低进口总压会加大叶片载荷,使工况更靠近失速状态,引起逆压梯度增大,角区分离和叶尖泄漏加剧,反之则反;而周向总压顺梯度则会增大进气攻角,促使轮毂角区分离和叶尖泄漏增强,还会对激波附面层分离起到促进作用,反之则反。接着,对一典型边界层摄入式（Boundary layer ingestion,BLI）推进系统所产生的进气畸变进行了研究,发现正弦畸变的作用机理和规律同样适用,一定程度上验证了相关理论的正确性和普适性。最后,基于“缘线匹配”思想,搭建了非定常优化设计平台,完成了对转风扇在近设计点的非定常设计。结果表明,优化后的对转风扇峰值效率提高约0.4个百分点,总压比在整个工况下均有所提高,数值失速裕度明显有所增加。流场分析显示,“缘线匹配”会同时包含“弯”的定常匹配以及排间的非定常匹配,且“弯”的匹配占性能提升的主导地位,非定常匹配带来的性能改变则处于从属地位。优化后,排间的非定常扰动在整个叶高上均有不同程度的下降,下游叶片非定常扰动的降低主要源于上游尾迹和叶尖泄漏的减弱。
杨文军[9]（2016）在《航空发动机叶盘系统的多场耦合振动特性及优化设计研究》文中研究说明叶盘系统作为航空发动机的关键零部件,其工作条件十分复杂,承受着气动力、离心力、热应力、振动等综合作用。叶盘系统故障是航空发动机最常见的故障之一,保证其安全可靠地运行是至关重要的。航空发动机日益向高负荷、高效率和高可靠性的趋势发展,同时叶片的材料越来越轻薄,这就使得发动机内部气动压强和温度载荷对叶盘结构的影响大大增加,导致叶片的振动问题越来越显着。一旦航空发动机的叶盘系统发生故障,所引起的事故是严重的,甚至是灾难性的。因此,综合考虑气动、温度和叶盘结构的耦合作用,对航空发动机的气动稳定性和结构强度具有重要的意义。目前,航空发动机的设计与研究广泛采用单一物理场叶盘转子模型,分别对叶盘系统的气动、传热、结构强度和振动特性等进行分析。也就是说仅对各物理场进行单学科的离散分析,通过不断地调试和反复设计优化,从而最终达到航空发动机的性能要求。但这样导致研制周期过长、成本过高,还不能准确地模拟航空发动机真实的工作状态。随着现代航空工业的迅猛进步,对飞机的工作性能提出了更高的要求,原有的航空动力技术已不能满足航空发动机设计的需要。故亟需针对现有航空发动机设计上的不足和问题,提出新的设计分析手段,充分考虑气动、传热和结构耦合作用的影响。本文以航空发动机叶盘系统为研究对象,开展了多场耦合动力学特性分析及优化设计研究,其中涉及叶盘系统的结构振动、三维流场特性、耦合界面载荷传递方法、多场耦合动力学和优化设计等方面的内容。主要研究内容和成果如下:1.基于循环对称分析技术,采用群论算法建立了叶片轮盘系统的运动方程,求解了叶盘系统的振动模态。同时对叶盘系统的振动特性进行了实体仿真,分析了叶盘系统的共振特性,讨论了叶片展弦比对叶盘系统振动特性的影响。结果表明:群论算法求解的模态与有限元软件计算的结果吻合良好;叶盘系统的各低阶固有频率远离相应的激振频率,不会发生共振;叶片展弦比λ的增加,降低了叶片的弯曲振动频率,但对叶片扭转振动的影响比较复杂。2.考虑了压气机转静干涉的影响,对航空发动机压气机转子内部的三维流场进行了CFD模拟,分析了转静干涉的作用过程,研究了压气机转子叶片表面的非定常气动载荷分布规律。并讨论了压比、转速及静动叶片数之比对转子叶片表面非定常气动载荷的影响。结果表明:转静干涉使得动叶前缘形成了较主流区速度较低的不均匀流场;动叶表面非定常脉动压强的主导频率为转静干涉频率的倍频;干涉周期T内动叶压力面和吸力面气动载荷的变化规律呈相反趋势。3.针对多场耦合界面载荷的传递问题,引入了 Kriging插值模型,讨论了不同变异函数在耦合界面载荷传递中的精度,并与RSM响应面法的插值结果进行了比较,验证了 Kriging插值法在耦合界面载荷传递中的优越性。编写了气动压强、温度载荷以及结构变形的传递程序,实现了多场耦合界面载荷的传递。结果表明:基于高斯模型的Kriging插值在耦合界面载荷传递中最为准确;且压力面载荷的传递精度要高于吸力面载荷的传递精度;插值前后耦合界面载荷的分布图吻合良好,能够满足多场耦合动力学的计算要求。4.基于Kriging模型的耦合界面载荷传递方法,建立了叶盘系统的多场耦合动力学模型,实现了压气机叶盘系统多物理场之间的耦合迭代求解。同时,集成了压气机叶盘系统多场耦合动力学分析软件,讨论了多场耦合作用下叶盘系统的振动特性。结果表明:对叶片变形、应力水平起主要作用的是离心载荷;气动压强、温度载荷引起的弯曲应力可以抵消一部分离心载荷引起的弯曲应力;温度载荷降低了叶盘系统的固有频率,增大了叶盘系统振动的可能性。5.利用静频试验、二分法和有限元分析相结合的方法,实现了失谐叶片参数的识别。基于叶盘系统的多物理场耦合分析方法,分别以谐调和失谐叶盘系统为研究对象,讨论了气动载荷对叶盘系统振动特性的影响。结果表明:刚度失谐导致叶盘系统各扇区叶片之间的振动位移和应变能出现明显的差异性;气动载荷使得谐调叶盘系统的振动增大,加剧了失谐叶盘系统振动的不均匀性;气动载荷作用下叶盘系统的最大位移和应力主要位于叶片固有振动频率区域。6.以叶盘系统的多物理场耦合分析方法为基础,根据多学科优化设计理论,开展了压气机叶盘系统的多学科优化设计。选取叶型设计参数和各学科优化目标,基于Isight软件,结合拉丁超立方试验设计,拟合了Kriging近似模型,采用多岛遗传优化算法,对压气机叶盘系统进行了多学科优化设计。结果表明:建立的Kriging近似模型具有较高的精度,可以满足多学科优化设计的要求;经过迭代优化计算,压气机的等熵效率、最高温度、最大应力和变形得到了一定的改善。
施永强,杨青真,黄秀全,郭霄[10]（2014）在《一种快速模拟振荡叶栅非定常流的数值方法》文中认为为了提高叶轮机内周期性非定常流数值计算效率,发展了一种计算振荡叶栅非线性非定常流的谐波平衡方法,将周期性非定常流动参数采用傅里叶级数表示,从而将传统的定常流动数值计算方法应用于非定常流问题求解中,大大提高了非定常流计算效率。计算结果表明,发展的谐波平衡方法与线性方法、非线性时域法计算结果吻合较好,且其计算效率比时域法高1个数量级。另外,系统研究了谐波阶次对计算效率与计算精度的影响,认为在气流未出现严重分离时,应采用低阶谐波平衡方法,以减少计算耗时。此外,从压气机振荡叶栅非定常流场计算结果可以看出,叶片吸力面诱导涡的生成频率与振荡频率并不一致,涡生成频率要高于振荡频率。
二、探讨一种叶轮机非定常流数值模拟的方法（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、探讨一种叶轮机非定常流数值模拟的方法（论文提纲范文）
（1）航空发动机气动声学设计的理论、模型和方法（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 航空发动机气动与声学一体化设计的流程和方法 |
| 2.1 航空发动机气动设计流程 |
| 2.2 发动机热力循环设计过程中气动与声学一体化设计 |
| 2.3 发动机通流设计过程中气动与声学一体化设计 |
| 2.4 发动机详细设计过程中气动与声学一体化设计 |
| 3 发动机热力循环设计中声学设计的理论、模型和方法 |
| 3.1 发动机部件远场点声源模型 |
| 3.2 发动机部件噪声半经验模型研究现状及发展趋势 |
| 3.3 发动机热力循环参数对发动机噪声影响计算分析 |
| (1）风扇相对叶尖马赫数对风扇噪声影响的敏感性分析 |
| (2）风扇总温升对风扇噪声影响的敏感性分析 |
| (3）燃烧室总温升对核心噪声影响的敏感性分析 |
| (4）末级涡轮叶尖速度对涡轮噪声影响的敏感性分析 |
| (5）核心喷流速度对喷流噪声影响的敏感性分析 |
| 4 发动机通流设计中声学设计的理论、模型和方法 |
| 4.1 影响发动机噪声辐射的子午流道布局 |
| 4.2 关联子午流道气动设计参数的声学模型发展情况 |
| 4.3 多级低压涡轮通流气动与声学一体化设计实例 |
| (1）级功分配对低压涡轮效率和噪声影响敏感性分析 |
| (2）通道半径对低压涡轮效率和噪声影响敏感性分析 |
| (3）出口马赫数对低压涡轮效率和噪声影响敏感性分析 |
| 5 发动机三维详细设计中声学设计的理论、模型和方法 |
| 5.1风扇/涡轮精细化三维详细声学设计 |
| 5.2 叶轮机三维气动声学模型面临的挑战及研究策略 |
| 5.2.1 流场/声场混合模型 |
| 5.2.2 混合模型的两种不同策略 |
| 5.3 航空叶轮机精细化声学数值模拟技术发展情况 |
| 5.3.1 叶轮机单音噪声数值模拟技术的研究进展 |
| 5.3.2 叶轮机宽频噪声数值模拟技术的研究进展 |
| 5.4 叶尖间隙对风扇转静干涉单音噪声影响计算实例分析 |
| 5.4.1 研究对象与计算设置 |
| (1）研究对象 |
| (2）数值计算方法及边界条件设置 |
| (3）研究对象管道声模态分析 |
| 5.4.2 叶尖间隙变化对风扇单音噪声影响的计算分析 |
| (1）叶尖间隙内网格层数无关性验证 |
| (2）叶尖间隙对风扇气动性能的影响 |
| (3）叶尖间隙对风扇单音噪声的影响 |
| 6 结论 |
（2）叶轮机周期性非定常流高效降阶数值计算方法研究进展（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 时域降阶方法 |
| 2.1 计算域缩放方法 |
| 2.2 直接存储法 |
| 2.3 修形法 |
| 2.4 时间倾斜法 |
| 3 频域降阶方法 |
| 3.1 线性谐波方法 |
| 3.2 非线性谐波方法 |
| 3.3 经典谐波平衡方法 |
| 4 时频混合方法 |
| 4.1 时域谐波平衡法 |
| (1）对于多基频非定常流，如何进行时刻采样来提高时域谐波平衡法的求解稳定性和效率 |
| (2）对于非线性较强的算例，如何减轻混叠效应对计算结果精度的影响 |
| (3）对于网格折合频率较大的情形，如何提高时域谐波平衡法的求解稳定性 |
| (4）如何消除由吉布斯现象所产生的非物理解问题 |
| (5）如何实现多排叶轮机动-动/静-静相干高效数值分析 |
| 4.2 非线性频域方法 |
| 5 其他数值降阶方法 |
| 5.1 时间拟合方法 |
| 5.2 时空梯度方法 |
| 6 总结 |
（3）某汽轮机末级长叶片非定常流动及振动特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 叶轮机械非定常流动研究进展 |
| 1.3 叶片振动特性研究进展 |
| 1.4 叶片流固耦合法研究进展 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 数值理论及方法验证 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 流体动力学基本方程 |
| 2.3 结构动力学基本方程 |
| 2.4 计算理论模型 |
| 2.4.1 流固耦合计算模型 |
| 2.4.2 傅里叶变换理论 |
| 2.5 数值方法验证 |
| 2.5.1 圆柱立管绕流验证 |
| 2.5.2 STCF4涡轮算例验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于CFD/CSD耦合下的振动特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 汽轮机末级计算模型 |
| 3.3 网格无关性验证 |
| 3.4 单向耦合下的振动特性分析 |
| 3.4.1 稳态流场分析 |
| 3.4.2 气动力传递 |
| 3.4.3 模态分析 |
| 3.4.4 组合载荷作用下的振动特性分析 |
| 3.5 双向耦合下的振动特性分析 |
| 3.5.1 非定常计算结果分析 |
| 3.5.2 振动特性分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于能量法的气动弹性计算 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 边界条件设置 |
| 4.3 变负荷工况气动弹性结果分析 |
| 4.4 叶间相位角对气动弹性的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
（4）非定常流动控制的非线性建模及拟序结构分析方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 非定常流动控制技术的国内外研究现状 |
| 1.2.1 声波激励 |
| 1.2.2 合成射流 |
| 1.2.3 非定常吹吸气 |
| 1.2.4 振动壁面 |
| 1.2.5 行波壁面 |
| 1.3 非定常流动控制的机理认识及简化模型 |
| 1.4 非定常拟序结构的分析方法 |
| 1.4.1 POD方法 |
| 1.4.2 DMD方法 |
| 1.5 涵道风扇技术的国内外研究现状 |
| 1.5.1 本文涵道风扇的应用背景与流动控制需求 |
| 1.5.2 涵道风扇的研究现状 |
| 1.6 本文研究的内容 |
| 第二章 非定常流动控制的非线性降阶模型建立 |
| 2.1 非定常流动控制的理论基础 |
| 2.1.1 线性与弱非线性稳定性理论 |
| 2.1.2 自由剪切流理论 |
| 2.2 非定常流动控制特征的初步解释 |
| 2.2.1 基于自由剪切流理论对频率依赖效应的初步解释 |
| 2.2.2 基于稳定性理论对阈值、同步及位置依赖效应的初步解释 |
| 2.3 二维N–S方程的简化及非线性项分析 |
| 2.3.1 简化非线性模型应满足的条件及前提假设 |
| 2.3.2 二维N–S方程的简化 |
| 2.3.3 基于集中涡理论的非线性项分析 |
| 2.4 Duffing–Van der Pol双方程模型的建立 |
| 2.4.1 基于Stuart涡列流动图画的建模 |
| 2.4.2 基于S–L理论的非守恒项建模 |
| 2.4.3 完整Duffing–Van der Pol双方程模型及其无量纲形式 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 非定常流动控制的非线性降阶模型分析 |
| 3.1 模型中的评价指标 |
| 3.1.1 最大Lyapunov指数 |
| 3.1.2 卷入度 |
| 3.2 模型初始条件与参数的选定 |
| 3.2.1 模型初始条件的确定 |
| 3.2.2 模型独立参数的选取 |
| 3.3 无外激励模型分析 |
| 3.4 有外激励模型分析 |
| 3.4.1 频率依赖效应 |
| 3.4.2 阈值及位置依赖效应 |
| 3.4.3 同步效应 |
| 3.5 模型所反映的非定常流动控制机理 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 拟序流动结构时空演变的分析方法 |
| 4.1 POD 方法及DMD 方法介绍 |
| 4.1.1 POD方法简介 |
| 4.1.2 DMD方法简介 |
| 4.2 时空DMD方法的建立及应用 |
| 4.2.1 时空DMD方法的建立思路与算法原理 |
| 4.2.2 时空DMD方法基于典型函数的验证分析 |
| 4.2.3 时空DMD方法在典型剪切流中的应用分析 |
| 4.3 POD 方法及DMD 方法的其他相关问题 |
| 4.3.1 能量转移分析的微扰POD方法 |
| 4.3.2 非列满秩矩阵基于SVD的 DMD方法 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 典型分离流非定常流动控制特征及机理分析 |
| 5.1 数值模拟及实验方案简介 |
| 5.1.1 采用的弯曲扩压通道及流动控制方法简介 |
| 5.1.2 数值模拟及实验方法简介 |
| 5.2 非定常流动控制特征数值模拟和实验结果的唯象分析 |
| 5.2.1 杠杆效应 |
| 5.2.2 频率依赖效应 |
| 5.2.3 阈值和位置依赖效应 |
| 5.2.4 同步效应 |
| 5.3 基于拟序结构分析技术的流场分析 |
| 5.3.1 基于POD的能量分析 |
| 5.3.2 基于DMD的时空模态分析 |
| 5.4 非定常流动控制的机理分析 |
| 5.4.1 流动不稳定性的利用与动量传递 |
| 5.4.2 流场有序化机制 |
| 5.4.3 结合非线性降阶模型的非定常流动控制机理总结 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 用于气驱涵道风扇的被动式三维非定常流动控制技术研究 |
| 6.1 新型气驱涵道风扇动力系统的概念分析 |
| 6.1.1 理论基础 |
| 6.1.2 转速匹配分析 |
| 6.1.3 系统的不同形式 |
| 6.1.4 速度三角形分析 |
| 6.1.5 主要总体参数的设计准则 |
| 6.2 新型气驱涵道风扇动力系统的热力学分析 |
| 6.2.1 有效功的能量转移效率 |
| 6.2.2 等效气动减速器效率与有效涵道比 |
| 6.2.3 基于原型涡扇发动机的热力分析 |
| 6.3 典型气驱涵道风扇的气动设计与分析 |
| 6.3.1 涵道风扇的准二维估算设计 |
| 6.3.2 涵道风扇的三维设计及其数值模拟 |
| 6.3.3 高负荷涵道风扇分析及存在的问题 |
| 6.4 涵道风扇被动式非定常流动控制方案 |
| 6.4.1 被动式非定常流动控制的结构及其优势 |
| 6.4.2 被动式流动控制方案的参数设计 |
| 6.4.3 被动式流动控制方案非设计状态的适应性 |
| 6.5 叶栅通道中三维非定常流动控制的数值模拟 |
| 6.5.1 计算模型、网格及边界条件 |
| 6.5.2 数值计算结果及分析 |
| 6.6 叶栅通道中三维非定常流动控制的实验验证 |
| 6.6.1 实验系统及测量方案 |
| 6.6.2 实验结果及分析 |
| 6.7 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文的主要工作与结论 |
| 7.2 本文研究的创新之处 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（5）压气机转子叶片激振力与振动响应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 叶片非定常激振力计算方法 |
| 1.2.2 叶片振动问题 |
| 1.2.2.1 流体诱导强迫振动中的气动激振力 |
| 1.2.2.2 叶片强迫振动响应分析方法 |
| 1.2.2.3 激振力下叶片谐响应分析方法 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 第二章 CFD数值方法与定常计算结果 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 CFD数值模拟工具 |
| 2.3 计算模型及边界条件 |
| 2.4 网格无关性验证 |
| 2.5 全周法与约化法计算设定 |
| 2.6 设计转速定常结果分析 |
| 2.7 Stage35 数值计算 |
| 2.7.1 Stage35 非定常计算设定 |
| 2.7.1.1 全周法计算设定 |
| 2.7.1.2 约化法计算设定 |
| 2.7.2 Stage35 非定常结果 |
| 2.8 不同叶尖间隙定常结果 |
| 2.9 小结 |
| 第三章 非定常激振力分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 设计点非定常结果分析 |
| 3.2.1 整体特性分析 |
| 3.2.2 流场细节分析 |
| 3.2.3 激振力频谱分析 |
| 3.3 不同工况激振力分析 |
| 3.3.1 激振力面分布分析 |
| 3.3.2 激振力流场细节分析 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 振动响应数值模拟结果分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 有限元工具 |
| 4.3 模态分析 |
| 4.3.1 叶片设置 |
| 4.3.2 结果及后处理 |
| 4.4 谐响应计算 |
| 4.4.1 不同工况谐响应 |
| 4.4.2 不同叶尖间隙谐响应 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 流固耦合 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数值模拟方法 |
| 5.2.1 流体模型建立 |
| 5.2.2 固体模型建立 |
| 5.2.3 耦合平台设置 |
| 5.3 耦合结果分析 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（6）叶轮机气动外形离散型伴随优化系统开发与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 航空叶轮机技术发展态势 |
| 1.2.1 设计方法体系发展 |
| 1.2.2 设计理念与思路转变 |
| 1.2.3 设计及性能指标提升 |
| 1.2.4 气动热力学疑题与未来发展 |
| 1.3 航空叶轮机CFD发展 |
| 1.3.1 物理模型 |
| 1.3.2 湍流模拟 |
| 1.3.3 数值方法 |
| 1.4 航空叶轮机气动优化发展 |
| 1.4.1 气动优化方法回顾 |
| 1.4.2 伴随优化方法发展 |
| 1.4.3 叶轮机伴随优化发展 |
| 1.5 小结 |
| 1.6 论文工作 |
| 1.6.1 研究目标 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第二章 基于非结构网格的叶轮机流场数值求解方法 |
| 2.1 流动控制方程及其封闭 |
| 2.1.1 任意拉格朗日-欧拉形式的RANS方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.1.3 无量纲化 |
| 2.2 流动控制方程的空间离散方法 |
| 2.2.1 基于节点的有限体积方法 |
| 2.2.2 对流输运通量构造 |
| 2.2.3 梯度重构 |
| 2.2.4 粘性通量 |
| 2.3 流动控制方程的时间推进方法 |
| 2.3.1 定常流动求解 |
| 2.3.2 非定常流动求解 |
| 2.4 线性方程求解方法 |
| 2.5 初/边值条件 |
| 2.5.1 初始条件 |
| 2.5.2 边界条件 |
| 2.6 流场收敛加速技术 |
| 2.6.1 当地时间步长 |
| 2.6.2 多重网格 |
| 2.7 基于多块网格切分的非结构网格生成方法 |
| 2.7.1 多块结构网格生成方法 |
| 2.7.2 基于结构化网格切分的非结构网格生成方法 |
| 2.8 网格生成程序改编及与流动求解程序开发 |
| 2.8.1 开发环境及语言 |
| 2.8.2 参数化与网格生成程序TurboPara&Gen流程 |
| 2.8.3 流动求解程序TurboSim(un)流程 |
| 2.8.4 TurboSim(un)并行方法 |
| 2.9 小结 |
| 第三章 非结构网格流场模拟校验 |
| 第一部分 数值方法基础校验 |
| 3.1 激波管流动 |
| 3.1.1 案例介绍 |
| 3.1.2 计算设置 |
| 3.1.3 结果与分析 |
| 3.2 平板层流流动 |
| 3.2.1 案例介绍 |
| 3.2.2 计算设置 |
| 3.2.3 结果与分析 |
| 3.3 平板湍流流动 |
| 3.3.1 案例介绍 |
| 3.3.2 计算设置 |
| 3.3.3 结果与分析 |
| 3.4 圆柱绕流 |
| 3.4.1 案例介绍 |
| 3.4.2 计算设置 |
| 3.4.3 结果与分析 |
| 第二部分 叶轮机流场计算校验 |
| 3.5 Goldman涡轮叶栅 |
| 3.5.1 案例介绍 |
| 3.5.2 案例设置 |
| 3.5.3 结果与分析 |
| 3.6 NASA Rotor67 |
| 3.6.1 案例介绍 |
| 3.6.2 案例设置 |
| 3.6.3 结果与分析 |
| 3.7 NASA Stage35 |
| 3.7.1 案例介绍 |
| 3.7.2 案例设置 |
| 3.7.3 结果与分析 |
| 3.8 小结 |
| 第四章 叶轮机离散型伴随优化方法 |
| 4.1 伴随方法基础理论 |
| 4.2 离散型伴随场数值求解方法 |
| 4.3 伴随优化方法 |
| 4.3.1 目标函数 |
| 4.3.2 参数化方法 |
| 4.3.3 敏感性计算 |
| 4.3.4 优化方法 |
| 4.3.5 网格变形 |
| 4.4 TurboAdjD程序开发 |
| 4.5 叶轮机伴随优化系统开发 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 叶轮机离散型伴随优化方法验证 |
| 第一部分 外流伴随优化验证 |
| 5.1 外流机翼优化设计 |
| 5.1.1 案例介绍 |
| 5.1.2 计算与优化设置 |
| 5.1.3 优化验证 |
| 5.1.4 结果分析 |
| 第二部分 叶轮机内流伴随优化验证 |
| 5.2 Goldman涡轮叶栅 |
| 5.2.1 案例介绍 |
| 5.2.2 计算与优化设置 |
| 5.2.3 反问题验证 |
| 5.2.4 正问题模式优化 |
| 5.3 NASA Rotor67 |
| 5.3.1 案例介绍 |
| 5.3.2 计算与优化设置 |
| 5.3.2 反问题验证 |
| 5.3.4 正问题模式优化 |
| 5.4 NASA Stage35 |
| 5.4.1 案例介绍 |
| 5.4.2 计算与优化设置 |
| 5.4.3 反问题验证 |
| 5.4.4 正问题模式优化 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 内流通道全三维一体化参数化优化潜力评估 |
| 6.1 内流通道全三维一体化参数化优化趋势分析 |
| 6.2 单边膨胀喷管全三维一体化参数化优化潜力评估 |
| 6.2.1 单边膨胀喷管优化设计及其构型发展 |
| 6.2.2 原型设计 |
| 6.2.3 评估方法及设置 |
| 6.2.4 结果分析与潜力评估 |
| 6.3 GOLDMAN环形叶栅全三维一体化参数化优化潜力评估 |
| 6.3.1 评估案例 |
| 6.3.2 评估方法及设置 |
| 6.3.3 结果分析与潜力评估 |
| 6.4 NACA65叶栅全三维一体化参数化优化潜力评估 |
| 6.4.1 评估案例 |
| 6.4.2 评估方法及设置 |
| 6.4.3 结果分析与潜力评估 |
| 6.5 小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）叶轮机械叶片气弹稳定性频域非线性分析方法及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 叶片颤振的研究背景和意义 |
| 1.2 叶片颤振的预测方法 |
| 1.2.1 经验法 |
| 1.2.2 半经验法 |
| 1.2.3 解耦法 |
| 1.2.4 CFD/CSD耦合法 |
| 1.3 叶片颤振的影响因素研究 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 第二章 NS方程的数值求解和叶片颤振预估方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.2.1 Favre平均方程组 |
| 2.2.2 方程封闭及湍流模型 |
| 2.2.3 非线性频域控制方程 |
| 2.3 空间离散 |
| 2.4 时间积分 |
| 2.4.1 Runge-Kutta显式时间推进方法 |
| 2.4.2 隐式时间推进方法 |
| 2.5 边界条件 |
| 2.6 加速手段 |
| 2.6.1 当地时间步长 |
| 2.6.2 隐式残差光顺 |
| 2.6.3 多重网格 |
| 2.7 基于能量法的颤振预测技术 |
| 2.7.1 叶片颤振模型 |
| 2.7.2 能量法 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 求解器的验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 NASARotor67定常流动验证 |
| 3.3 线性涡轮叶栅非定常流算例验证 |
| 3.3.1 实验简介 |
| 3.3.2 计算模型 |
| 3.3.3 定常结果验证 |
| 3.3.4 非定常结果验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 叶尖间隙对跨声速叶片气动阻尼的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结构动力学分析 |
| 4.3 定常分析 |
| 4.4 颤振预测及非定常流分析 |
| 4.4.1 一阶弯曲振型下叶尖泄漏流对叶片颤振特性的影响 |
| 4.4.2 二阶弯曲振型下叶尖泄漏流对叶片颤振特性的影响 |
| 4.4.3 一阶扭转振型下叶尖泄漏流对叶片颤振特性的影响 |
| 4.4.4 叶片颤振边界预测及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于频域\定常流混合计算的两级风扇叶片的颤振特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 研究对象 |
| 5.3 结构动力学分析 |
| 5.4 定常流分析 |
| 5.5 风扇颤振边界预测 |
| 5.6 110 %设计转速下风扇颤振特性分析 |
| 5.7 105 %设计转速下风扇颤振特性分析 |
| 5.8 部分转速下风扇颤振特性分析 |
| 5.9 本章小结 |
| 第六章 多扰动环境下的叶片颤振特性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 进口总压畸变环境下的风扇颤振特性研究 |
| 6.2.1 研究对象 |
| 6.2.2 结构动力学分析 |
| 6.2.3 风扇总体特性 |
| 6.2.4 正弦波畸变环境下的风扇颤振特性分析 |
| 6.2.5 BLI畸变环境下风扇颤振特性分析 |
| 6.3 转/静干涉环境下的跨声速风扇颤振特性研究 |
| 6.3.1 研究对象 |
| 6.3.2 结构动力学分析 |
| 6.3.3 对转风扇的总体特性 |
| 6.3.4 上游扰动对风扇颤振特性的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 研究总结 |
| 7.2 本文主要创新点 |
| 7.3 进一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间发表论文情况 |
| 致谢 |
（8）基于谐波平衡法的对转风扇非定常特性分析和设计方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 压气机/风扇中的复杂流动 |
| 1.3 压气机/风扇中的非定常流动 |
| 1.3.1 排间干扰效应 |
| 1.3.2 进口畸变 |
| 1.4 压气机/风扇非定常设计 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 2 控制方程及求解方法 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.1.1 RANS方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.1.3 壁面函数 |
| 2.1.4 谐波平衡方程 |
| 2.1.5 时域非定常方法 |
| 2.2 数值方法 |
| 2.2.1 空间离散 |
| 2.2.2 时间离散 |
| 2.2.3 离散方程的求解 |
| 2.3 加速收敛方法 |
| 2.3.1 当地时间步长 |
| 2.3.2 多重网格方法 |
| 2.4 边界条件 |
| 2.4.1 进口边界 |
| 2.4.2 出口边界 |
| 2.4.3 固壁边界 |
| 2.4.4 周期性边界条件 |
| 2.4.5 排间交界面 |
| 2.5 程序定常计算验证 |
| 2.5.1 算例介绍 |
| 2.5.2 数值模拟设定 |
| 2.5.3 结果验证分析 |
| 2.6 谐波平衡法的验证 |
| 2.6.1 算例介绍 |
| 2.6.2 数值模拟设定 |
| 2.6.3 计算结果及分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 对转风扇的定常初步设计及算例验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 对转风扇的定常初步设计 |
| 3.2.1 对转风扇基元级理论分析 |
| 3.2.2 对转风扇的设计参数选择 |
| 3.3 对转风扇三维定常流场分析 |
| 3.4 对转风扇掠型改进 |
| 3.5 谐波平衡方法验证 |
| 3.5.1 计算结果和分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 对转风扇排间干扰的非定常特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 排间非定常效应理论分析 |
| 4.2.1 尾迹掺混损失 |
| 4.2.2 尾迹边界层作用 |
| 4.2.3 尾迹激波作用 |
| 4.3 研究对象及方法描述 |
| 4.4 非定常总体特性 |
| 4.5 叶尖非定常效应 |
| 4.5.1 前转子非定常流动 |
| 4.5.2 后转子非定常流动 |
| 4.6 叶根非定常效应 |
| 4.6.1 前转子叶根非定常流动 |
| 4.6.2 后转子叶根非定常流动 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 对转风扇进气畸变的非定常特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 周向正弦畸变的影响 |
| 5.2.1 研究对象和研究方法描述 |
| 5.2.2 正弦畸变进口下的总体特性 |
| 5.2.3 正弦畸变下的流场特征 |
| 5.3 BLI畸变的影响 |
| 5.3.1 研究对象和研究方法描述 |
| 5.3.2 BLI畸变进口下的总体特性 |
| 5.3.3 BLI畸变下的流场特征 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 对转风扇缘线匹配优化设计 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 研究方法 |
| 6.2.1 优化设计平台 |
| 6.2.2 下山单纯形法 |
| 6.2.3 NURBS曲线参数化 |
| 6.3 优化结果 |
| 6.3.1 时均特性对比 |
| 6.3.2 非定常特性对比 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结和展望 |
| 7.1 研究总结 |
| 7.2 本文的创新点 |
| 7.3 未来的展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间发表论文情况 |
| 致谢 |
（9）航空发动机叶盘系统的多场耦合振动特性及优化设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源、研究背景及意义 |
| 1.1.1 课题的来源 |
| 1.1.2 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及存在问题 |
| 1.2.1 叶盘结构振动的研究 |
| 1.2.2 非定常流场的仿真研究 |
| 1.2.3 耦合界面载荷传递方法研究 |
| 1.2.4 多场耦合动力特性的研究 |
| 1.2.5 多学科优化设计的研究 |
| 1.3 课题的研究内容及路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 基于循环对称分析技术的叶盘系统振动特性研究 |
| 2.1 叶片和轮盘质刚阵的建立 |
| 2.1.1 基本扇区的网格划分 |
| 2.1.2 建立单元的质刚阵 |
| 2.1.3 求解整体的质刚阵 |
| 2.2 基于群论算法的模态计算 |
| 2.2.1 叶盘系统的群论算法 |
| 2.2.2 模态求解及结果对比 |
| 2.3 叶盘系统振动特性的实体仿真 |
| 2.3.1 固有频率的求解 |
| 2.3.2 共振特性分析 |
| 2.4 叶片展弦比对振动特性的影响 |
| 2.4.1 叶片结构的设计与建模 |
| 2.4.2 叶片的固有频率分析 |
| 2.4.3 不同展弦比下振动特性的讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 考虑转静干涉效应的压气机三维流场的仿真与模拟 |
| 3.1 计算理论和数值方法 |
| 3.1.1 流场控制方程 |
| 3.1.2 有限体积法 |
| 3.2 模型及边界条件 |
| 3.2.1 物理模型 |
| 3.2.2 边界条件 |
| 3.3 压气机的三维流场特性分析 |
| 3.3.1 转静干涉对动叶流场的非定常扰动 |
| 3.3.2 转子叶片表面的非定常气动载荷分布 |
| 3.4 性能参数对转子叶片气动载荷的影响 |
| 3.4.1 压比 |
| 3.4.2 转速 |
| 3.4.3 静动叶片数之比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于Kriging模型的多场耦合界面载荷数据的传递 |
| 4.1 Kriging摸型插值方法 |
| 4.1.1 Kriging模型原理 |
| 4.1.2 最优线性无偏性估计 |
| 4.1.3 典型函数的Kriging模拟 |
| 4.2 Kriging模型载荷传递的精度分析 |
| 4.2.1 Kriging近似模型的误差检验 |
| 4.2.2 不同变异函数下Kriging模型的插值精度 |
| 4.2.3 与响应面RSM法的载荷传递精度对比 |
| 4.3 多物理场耦合界面的载荷传递 |
| 4.3.1 Kriging模型载荷传递的实现过程 |
| 4.3.2 流场气动压强和温度载荷向结构场传递 |
| 4.3.3 结构场叶片的变形向流场的传递 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 叶盘系统的多场耦合振动特性分析与软件集成 |
| 5.1 多长耦合理论与动力学建模 |
| 5.1.1 叶盘系统多物理场耦合理论 |
| 5.1.2 多场耦合的动力学建模 |
| 5.2 多物理场耦合分析流程 |
| 5.2.1 压气机流场的三维CFD仿真 |
| 5.2.2 叶盘系统的热-结构耦合分析 |
| 5.2.3 叶盘系统的热-流-结构耦合分析 |
| 5.2.4 流场网格的更新与迭代计算 |
| 5.3 多物理场耦合分析模块的软件集成 |
| 5.3.1 Matlab GUI软件用户界面设计 |
| 5.3.2 基于Matlab软件的程序集成 |
| 5.3.3 多场耦合振动特性分析与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 气动载荷作用下叶盘系统的失谐振动特性研究 |
| 6.1 基于静频试验的失谐参数识别 |
| 6.1.1 失谐参数的识别方法 |
| 6.1.2 叶片的静频试验 |
| 6.1.3 失谐参数的识别结果 |
| 6.2 失谐叶盘系统的振动强度分析 |
| 6.2.1 动力学建模及分析流程 |
| 6.2.2 忽略气动载荷的作用 |
| 6.2.3 考虑气动载荷的影响 |
| 6.2.4 结果讨论与分析 |
| 6.3 失谐叶盘系统的准静态振动特性分析 |
| 6.3.1 准静态分析方法 |
| 6.3.2 结果讨论与分析 |
| 6.4 失谐叶盘系统的瞬态振动特性分析 |
| 6.4.1 谐调叶盘系统的振动特性 |
| 6.4.2 失谐叶盘系统的振动特性 |
| 6.4.3 结果讨论与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 基于Isight软件的多物理场耦合分析与优化设计 |
| 7.1 多物理场耦合优化设计概述 |
| 7.1.1 协同优化方法 |
| 7.1.2 多目标优化设计 |
| 7.2 参数化建模和多场耦合模块集成 |
| 7.2.1 叶片和流场的参数化建模 |
| 7.2.2 多物理场耦合模块的集成 |
| 7.3 Kriging近似模型的建立 |
| 7.3.1 拉丁超立方试验设计 |
| 7.3.2 建立Kriging近似模型 |
| 7.4 基于Isight软件的多学科优化设计 |
| 7.4.1 Isight优化设计平台简介 |
| 7.4.2 多岛遗传智能优化算法 |
| 7.4.3 多场耦合优化设计分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 论文工作总结 |
| 8.2 论文的创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表论文和科研情况 |
| 个人简介 |
（10）一种快速模拟振荡叶栅非定常流的数值方法（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 计算方法 |
| 1.1 控制方程 |
| 1.2 谐波平衡方法 |
| 1.3 数值计算方法 |
| 1.4 边界条件 |
| 2 数值计算及结果分析 |
| 2.1 NACA0012叶栅 |
| 2.2 平板叶栅 |
| 2.3 某压气机叶栅气动弹性分析 |
| 3 谐波阶次对计算效率的影响 |
| 4 结论 |
四、探讨一种叶轮机非定常流数值模拟的方法（论文参考文献）
- [1]航空发动机气动声学设计的理论、模型和方法[J]. 乔渭阳,王良锋,段文华,赵磊. 推进技术, 2021(01)
- [2]叶轮机周期性非定常流高效降阶数值计算方法研究进展[J]. 吴航空,王丁喜,黄秀全. 推进技术, 2021(01)
- [3]某汽轮机末级长叶片非定常流动及振动特性研究[D]. 李振彦. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [4]非定常流动控制的非线性建模及拟序结构分析方法研究[D]. 陆惟煜. 南京航空航天大学, 2018(09)
- [5]压气机转子叶片激振力与振动响应研究[D]. 文安健. 上海交通大学, 2018
- [6]叶轮机气动外形离散型伴随优化系统开发与研究[D]. 宋红超. 北京理工大学, 2017(02)
- [7]叶轮机械叶片气弹稳定性频域非线性分析方法及应用研究[D]. 张翔. 西北工业大学, 2017(01)
- [8]基于谐波平衡法的对转风扇非定常特性分析和设计方法研究[D]. 张恒铭. 西北工业大学, 2017(01)
- [9]航空发动机叶盘系统的多场耦合振动特性及优化设计研究[D]. 杨文军. 东北大学, 2016(06)
- [10]一种快速模拟振荡叶栅非定常流的数值方法[J]. 施永强,杨青真,黄秀全,郭霄. 空气动力学学报, 2014(04)