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Study on topology and vortex structure in a diffusion cascade

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Science China(Technological Sciences) 2009年第8期52卷 2305-2315页

作者： ZHANG YongJun WANG HuiShe XU JianZhong feng guotai Institute of Engineering Thermophysics Chinese Academy of SciencesBeijing 100080China Academy of Energy Science and Engineering Harbin Institute of TechnologyHarbin 150001China

To further make clear vortex structures in diffusion cascades so as to help understand the mechanisms of vortex affecting loss production, the emergence, evolution and development of secondary flow vortexes, including horse shoe vortex, passage vortex and corner vortex and so on, were discussed mainly through using the topological analysis method and numerical calculation. The concept of a three-dimensional dividing surface between the low energy flow zone and the exterior flow zone was presented. The results show that concentrated shed vortex is located outside the dividing surface (in the outer flow zone) and horse shoe vortex, passage vortex and corner vortex are inside the dividing surface (in the low energy flow zone). Dissipation function is used to measure loss production instead of using entropy production. The results about loss analysis indicate that vortex motion directly causes loss production, namely, peak value of loss is generally located around the core of vortex and that maximal loss happens around the dividing surface other than in the low energy flow zone.

关键词： diffusion cascade topology analysis vortex structure dissipation function

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涡轮气热弹耦合计算模型与算例

航空学报 2009年第2期30卷 213-219页

作者：郭兆元王强冯国泰哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对涡轮气热弹多场耦合不变量方程,推导了任意曲线坐标系中的多场耦合控制方程,讨论了气热弹多场耦合的4种类型:气热、气弹、热弹和气热弹耦合,给出了相应的计算模型与耦合边界条件,建立了能够采用统一差分格式求解涡轮气热弹多场耦合... 详细信息

针对涡轮气热弹多场耦合不变量方程,推导了任意曲线坐标系中的多场耦合控制方程,讨论了气热弹多场耦合的4种类型:气热、气弹、热弹和气热弹耦合,给出了相应的计算模型与耦合边界条件,建立了能够采用统一差分格式求解涡轮气热弹多场耦合的三维数值仿真平台的计算模型。并通过对一个具有解析解空心圆筒的热弹性计算和对MarkⅡ叶片气热耦合计算,初步验证了应用有限差分计算气热弹多场耦合计算模型的可行性。

关键词：涡轮数值仿真气热弹耦合计算模型可行性

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流体力学中无粘流动的再生核解法

机械工程学报 2000年第7期36卷 109-112页

作者：吴勃英张钦礼冯国泰哈尔滨工业大学理学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学

利用再生核理论并结合有限差分法给出了一种新的求解描写无粘理想流动的一维非定常可压Euler方程组的方法———再生核解法。由于再生核函数的导数同时又是小波函数 ,通过数值试验及对误差的分析。

关键词：流体力学再生核空间无粘流动再生核解法

涡喷发动机压气机三种 S_2 流面计算程序的比较

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推进技术 1998年第1期19卷 50-56页

作者：袁宁张振家顾中华冯国泰航天工业总公司31所哈尔滨工业大学动力系

在目前压气机Ｓ２流面准三元的工程设计中，广泛采用流函数法、流线曲率和欧拉法三种计算方法。从方程体系、计算方法上进行了比较，同时对某三级轴流压气机进行了校核，并对三种方法的计算结果进行了比较分析，给出了六条相应的结论。... 详细信息

在目前压气机Ｓ２流面准三元的工程设计中，广泛采用流函数法、流线曲率和欧拉法三种计算方法。从方程体系、计算方法上进行了比较，同时对某三级轴流压气机进行了校核，并对三种方法的计算结果进行了比较分析，给出了六条相应的结论。但到目前为止，仍没有足够的实验数据表明哪一种方法更好。建议在设计过程中应抓住问题的主要矛盾，灵活运用三种方法分析问题。

关键词：涡轮喷气发动机压气机气动特性数值计算

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叶栅内冷气射流场结构的数值模拟

航空动力学报 2000年第3期15卷 274-277页

作者：王松涛冯国泰王仲奇哈尔滨工业大学241教研室黑龙江哈尔滨150001

采用具有 TVD性质的三阶精度 Godunov格式对涡轮叶栅背弧表面进行了冷气喷射的数值模拟。射流由冷气孔喷出后在空间的发展过程中逐渐形成典型的卵形涡对 ,在压力场的作用下射流被压弯并逐渐向背弧表面靠拢。射流在出口附近具有刚体的特... 详细信息

采用具有 TVD性质的三阶精度 Godunov格式对涡轮叶栅背弧表面进行了冷气喷射的数值模拟。射流由冷气孔喷出后在空间的发展过程中逐渐形成典型的卵形涡对 ,在压力场的作用下射流被压弯并逐渐向背弧表面靠拢。射流在出口附近具有刚体的特性 ,并在射流前方形成了鞍点及马蹄涡。同时本文还验证了大冷气喷射速率条件下 ,卵形涡消失于主流而非边界层内的结论。

关键词：叶栅流场结构数值模拟冷气喷射

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三维粘性流数值计算在多级透平中的应用

推进技术 1999年第5期20卷 57-61页

作者：袁宁张振家王松涛冯国泰航天工业总公司31所北京100074 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

给出了一种可以在多级透平环境中模拟三维粘性流动的数值方法，这种方法在各叶栅排作了相对定常流动的假设，各叶栅排间通过“混合平面”传递参数。“混合平面”间传递周向平均的气动参数，但保持了径向参数的变化和本列参数的周向不... 详细信息

给出了一种可以在多级透平环境中模拟三维粘性流动的数值方法，这种方法在各叶栅排作了相对定常流动的假设，各叶栅排间通过“混合平面”传递参数。“混合平面”间传递周向平均的气动参数，但保持了径向参数的变化和本列参数的周向不均匀性，同时考虑了变比热容对多级透平计算的影响。通过对一ＮＡＳＡ透平级的计算，证实计算结果不仅和实验结果吻合的非常好，

关键词：三维流粘性流多级燃气涡轮数值计算

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不同积叠线形式对涡轮性能的影响

工程热物理学报 2000年第3期21卷 306-309页

作者：黄洪雁袁宁王仲奇冯国泰哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

用求解Ｓ２流面平均Ｅｕｌｅｒ方程组程序对一个两级涡轮进行了数值模拟，静叶采用弯叶片，且采用了不同的积叠线生成方式；用高精度三维ＮＳ方程求解软件对第一级静叶进行了不同弯曲方式的数值模拟，分析了不同积叠线生成方式对涡轮性... 详细信息

用求解Ｓ２流面平均Ｅｕｌｅｒ方程组程序对一个两级涡轮进行了数值模拟，静叶采用弯叶片，且采用了不同的积叠线生成方式；用高精度三维ＮＳ方程求解软件对第一级静叶进行了不同弯曲方式的数值模拟，分析了不同积叠线生成方式对涡轮性能的影响。

关键词：涡轮性能积叠线数值模拟叶轮机械

考虑动叶顶部间隙影响的跨音涡轮级的数值模拟

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航空动力学报 2000年第3期15卷 241-245页

作者：袁宁张振家王松涛冯国泰哈尔滨工业大学能源科学与工程学院241教研室黑龙江哈尔滨150001 中国航天工业总公司31研究所北京100074

本文给出了一种基于区域分解算法的可考虑动叶顶部间隙和机匣刮削作用的涡轮级计算方法。并对NASA实验涡轮级进行了计算 ,计算结果和实验结果吻合得很好。通过分析 ,可以发现动叶顶部间隙流动将引起动叶顶部气流的欠偏转 ,从而降低顶部... 详细信息

本文给出了一种基于区域分解算法的可考虑动叶顶部间隙和机匣刮削作用的涡轮级计算方法。并对NASA实验涡轮级进行了计算 ,计算结果和实验结果吻合得很好。通过分析 ,可以发现动叶顶部间隙流动将引起动叶顶部气流的欠偏转 ,从而降低顶部的做功能力 ,并且这一影响区域会达到一个相当大的范围。在动叶叶片顶部尾缘存在激波的情况下 ,尾缘激波和顶部泄漏流动相互作用使激波结构变得十分复杂和无序 ,这种无序的结构必然带来较大的损失。

关键词：动叶片流场数据模拟跨音涡轮级

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正弯叶片降低叶栅内部损失的数值模拟

热能动力工程 2000年第2期15卷 151-152页

作者：王松涛吴猛冯国泰王仲奇哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150001

计算了直叶片及正弯叶片流场 ,计算结果表明叶片正弯曲在流道内 ,尤其是吸力面表面建立起“C”型静压分布 ,抑制了径向二次流动 ;而横向压力梯度的减弱将有利于减少横向流动损失。通过对涡量等值线的分析表明 ,正弯叶片栅中的马蹄涡及... 详细信息

计算了直叶片及正弯叶片流场 ,计算结果表明叶片正弯曲在流道内 ,尤其是吸力面表面建立起“C”型静压分布 ,抑制了径向二次流动 ;而横向压力梯度的减弱将有利于减少横向流动损失。通过对涡量等值线的分析表明 ,正弯叶片栅中的马蹄涡及通道涡的尺度及强度均较直叶片中的小 ,而由能量损失系数分布图可知。

关键词：正弯叶片能量损失二次流叶轮机械数值模拟