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GPU加速高阶谱差分方法在风扇噪声中的应用

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航空学报 2024年第8期45卷 118-132页

作者：张东飞高军辉北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

风扇是大涵道比涡扇发动机的主要噪声源之一,准确预测风扇噪声对声学设计、噪声机制分析具有重要意义。高精度计算气动声学方法是风扇噪声计算的一个重要途径,但是由于巨大的计算资源需求,限制了其在风扇噪声计算上的应用。将图形处理器... 详细信息

风扇是大涵道比涡扇发动机的主要噪声源之一,准确预测风扇噪声对声学设计、噪声机制分析具有重要意义。高精度计算气动声学方法是风扇噪声计算的一个重要途径,但是由于巨大的计算资源需求,限制了其在风扇噪声计算上的应用。将图形处理器(GPU)加速计算方法应用到高阶谱差分计算气动声学求解器中,对不同的GPU和中央处理器(CPU)异构计算模式进行了测试和优化,并分析了影响异构计算效率的瓶颈。在A100 GPU卡上测试的结果表明,相比于28核的CPU计算节点,采用静止网格、运动网格的GPU计算加速比分别为20.4、14.0。将GPU加速的计算气动声学求解器应用到低速风扇噪声数值模拟中,准确预测了管道内前两阶叶片通过频率(BPF)的主导模态,与实验测量结果相比,模态声功率级误差在5 dB以内。

关键词： GPU 异构计算风扇噪声谱差分方法叶轮机械

理论结合实际探索密封流体激振的机理与防控技术--《叶轮机械转子密封系统流体激振与防控》著作简介

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科技成果管理与研究 2024年第5期19卷 56-57页

作者：古伟锋不详

汽轮机、燃气轮机、烟气轮机、压缩机和涡轮泵等叶轮机械是石化、航空航天、大型火力发电、核能发电等行业的核心设备。叶轮机械发展的主要方向是提高机组效率,延长稳定运行周期。叶轮机械能量转换过程中“高效、洁净、安全”等多项准... 详细信息

汽轮机、燃气轮机、烟气轮机、压缩机和涡轮泵等叶轮机械是石化、航空航天、大型火力发电、核能发电等行业的核心设备。叶轮机械发展的主要方向是提高机组效率,延长稳定运行周期。叶轮机械能量转换过程中“高效、洁净、安全”等多项准则往往相互冲突,如何最优地实现这些相互制约的目标,已成为叶轮机械发展的重大挑战。同时,叶轮机械振动严重、密封泄漏量大等问题也是机组稳定、长周期运行的瓶颈。

关键词：叶轮机械大型火力发电核能发电航空航天防控技术能量转换过程理论结合实际流体激振

采用动态交互作用分析的叶轮机械优化算法研究

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西安交通大学学报 2023年第7期57卷 139-150页

作者：汪祺能宋立明郭振东李军丰镇平西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

针对当前基于代理模型的优化算法因遭遇“维度灾难”而难以开展叶轮机械高维优化的难题,提出了自适应厘清变量间关系的动态聚合全局优化算法。该算法能在不消耗额外样本的条件下获取设计变量间的交互信息,并基于该信息一方面将高维问题... 详细信息

针对当前基于代理模型的优化算法因遭遇“维度灾难”而难以开展叶轮机械高维优化的难题,提出了自适应厘清变量间关系的动态聚合全局优化算法。该算法能在不消耗额外样本的条件下获取设计变量间的交互信息,并基于该信息一方面将高维问题分解为多个低维问题,实现高维问题的高效优化,另一方面为后续知识挖掘提供信息基础。在完成典型30维函数算例测试后,利用所提出的算法完成了包含28个设计变量的Rotor 37叶栅气动优化与设计空间知识挖掘。结果表明,优化后,Rotor 37叶栅设计工况效率相对参考设计提高了1.69%,且变工况性能相对参考设计亦有不同程度提高。在获得最优解的同时,所提出的算法还厘清了Rotor 37叶栅设计空间各变量间交互作用关系。进一步,结合算法所揭示的变量交互作用进行知识挖掘与CFD验证,证明对分离线附近型线进行微调可有效降低激波与边界层相互作用,从而提高跨声速叶栅的气动性能。由此,所提出的算法在求解高维大资源叶轮机械优化设计问题上的适用性和有效性得到验证。

关键词：叶轮机械代理模型优化算法轴流压气机优化设计知识挖掘

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叶轮机械 1

丛书名：化工、动力、制冷用

1991年

作者：姜培正

化工、动力、制冷用:本书以各种叶轮机械为对象，其中包括叶轮式工作机如离心压缩机、轴流压缩机、离心泵等，阐述必要的基础理论知识，工作原理等。

ISBN: (纸本)7560503772

关键词：叶轮机械

来源：汇雅图书（南通市图书馆... 评论

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汇雅图书（南通市图书馆）

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叶轮机械叶片颤振的影响参数

航空动力学报 2011年第7期26卷 1557-1562页

作者：张小伟王延荣徐可宁北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

采用基于能量法的流固耦合数值预测方法对比研究了几个主要参数对叶轮机械叶片气动弹性稳定性的影响规律,并较深入地阐述了叶片颤振发作机理.以某型发动机第一级压气机叶片为例,在叶片的不同模态下,通过给定不同的进出口边界条件分别研... 详细信息

采用基于能量法的流固耦合数值预测方法对比研究了几个主要参数对叶轮机械叶片气动弹性稳定性的影响规律,并较深入地阐述了叶片颤振发作机理.以某型发动机第一级压气机叶片为例,在叶片的不同模态下,通过给定不同的进出口边界条件分别研究了叶片模态和叶间相位角对叶轮机械气动弹性稳定性的影响,并从叶片吸力面激波以及波后分离区共同作用的角度解释了叶轮机械叶片的颤振发作机理.计算结果表明:叶片模态和叶间相位角对叶轮机械叶片的颤振有关键性的影响,而吸力面激波以及波后分离区是导致叶片颤振发作的重要因素.

关键词：叶轮机械叶片颤振能量法颤振机理影响参数

叶轮机械气动优化设计中的近似模型方法及其应用

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西安交通大学学报 2007年第2期41卷 125-135,184页

作者：席光王志恒王尚锦西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

针对在工程中完全采用随机类优化方法寻优时计算量过大的问题,应用统计学的方法发展了计算量小、在一定程度上可以保证设计准确性的近似模型方法.在气动优化设计过程中,用该模型取代耗时的高精度的计算流体动力学分析,可以加速设计过程... 详细信息

针对在工程中完全采用随机类优化方法寻优时计算量过大的问题,应用统计学的方法发展了计算量小、在一定程度上可以保证设计准确性的近似模型方法.在气动优化设计过程中,用该模型取代耗时的高精度的计算流体动力学分析,可以加速设计过程,降低设计成本.基于统计学理论提出的近似模型方法有效地平衡了基于计算流体动力学分析的叶轮机械气动优化设计中计算成本和计算精度这一对矛盾,在离心压气机叶片扩压器、叶轮和混流泵叶轮设计等问题中得到了成功应用,展示了广阔的工程应用前景.目前,已经建立了离心压气机部件及水泵叶轮的优化设计系统,并在工程设计中发挥了重要作用.

关键词：近似模型叶轮机械气动优化

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叶轮机械三维粘性动静叶干涉的数值模拟

航空动力学报 2002年第2期17卷 178-182页

作者：任玉新王筑清华大学工程力学系北京100084

本文发展了 1套模拟叶轮机械三维粘性动静叶干涉的数值方法。在成熟的空间离散方法基础上 ,提出了 1种高效的双时间步隐式时间推进方法 ,并构造了一种保证守恒的动静叶交界面处的数值通量计算方法。本文对某三维亚音速涡轮的动静叶干涉... 详细信息

本文发展了 1套模拟叶轮机械三维粘性动静叶干涉的数值方法。在成熟的空间离散方法基础上 ,提出了 1种高效的双时间步隐式时间推进方法 ,并构造了一种保证守恒的动静叶交界面处的数值通量计算方法。本文对某三维亚音速涡轮的动静叶干涉进行了数值模拟 ,结果与实验符合较好。

关键词：叶轮机械动静叶干涉数值模拟三维粘性流动步隐式时间推进

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叶轮机械叶片弯掠气动技术研究进展

推进技术 2021年第11期42卷 2417-2431页

作者：张森田思宇张新民李华星席德科和文强张安超河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454003 西北工业大学航空学院陕西西安710072

叶片弯掠技术在叶轮机械设计中的应用,使叶片通道流场的稳定性得到了明显改善,叶轮机械的工作效率得到了显著提升。结合近年来在叶片弯掠气动技术领域开展的研究,详细综述了国内外叶片弯掠技术在叶轮机械设计中的研究进展。首先,回顾了... 详细信息

叶片弯掠技术在叶轮机械设计中的应用,使叶片通道流场的稳定性得到了明显改善,叶轮机械的工作效率得到了显著提升。结合近年来在叶片弯掠气动技术领域开展的研究,详细综述了国内外叶片弯掠技术在叶轮机械设计中的研究进展。首先,回顾了叶片弯掠气动技术的发展历程,将叶轮机械叶片的设计分为3个阶段,分别是直叶片、扭叶片和以弯扭掠为主要特征的空间叶片,并指出以弯扭掠为主要特征的第3代叶片虽然已经得到应用,但仍有很多问题还没有完全解决。然后,分析现有研究中对叶片弯掠的定义,指出其本质均是在直叶片的基础上,通过移动叶型积叠点的位置使叶片产生弯曲或扫掠的效果,进而拓展叶片的设计空间。其次,综述了叶片弯掠对流场的影响,并归纳总结其作用机理是通过改变叶片对气流的作用力在径向的分量,实现叶片载荷和流量沿叶展的再分配,进而控制低能流体微团的输运,减小二次流损失。最后,对叶片弯掠气动技术在今后的发展方向进行了展望。

关键词：叶轮机械叶片弯曲扫掠叶型积叠

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叶轮机械非定常测量的快速响应熵探针

工程热物理学报 2016年第1期37卷 95-98页

作者：王偲臣杨林林峰聂超群中国科学院工程热物理研究所中国科学院先进能源动力重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

研制了一种用于叶轮机械非定常测量的新型快速响应熵探针,通过对总温和总压的动态测量,计算得到动态熵增。探针采用基尔探头捕捉大偏角来流总参数;采用半无限引压管及其传递函数提高探针时空分辨率;探头内部的热膜进行动态总温测量。通... 详细信息

研制了一种用于叶轮机械非定常测量的新型快速响应熵探针,通过对总温和总压的动态测量,计算得到动态熵增。探针采用基尔探头捕捉大偏角来流总参数;采用半无限引压管及其传递函数提高探针时空分辨率;探头内部的热膜进行动态总温测量。通过对热膜各参数和总压测量传递函数的标定,完成了对探针动态特性和测量精度的分析。对一台低速压气机转子尾迹的测量结果表明,此探针具备足够的时空分辨率,能够用于叶轮机械非定常流动的熵增分布测量。

关键词：熵探针总温热膜叶轮机械