一、Supersonic-Subsonic Transition in Relatively Narrow Channels（论文文献综述）
龚升[1]（2021）在《超音速火星探测器—降落伞系统流固耦合数值模拟研究》文中认为降落伞系统作为火星探测任务中最常见的空气动力学减速器,其在探测器再入、降落以及着陆过程中起到了至关重要的作用。在火星低密度环境和超音速流场中,柔性伞衣经常产生剧烈的振荡,在伞衣边缘出现褶皱、摆动以及翻转等不稳定现象,这大大影响了降落伞系统的气动减速性能。以前人们对超音速火星探测器-降落伞系统流场中非定常激波、湍流尾迹、旋涡等多物理相互作用过程以及柔性伞衣被动大变形、悬挂伞绳等与周围超音速流体耦合作用产生不稳定现象的影响机理缺乏了解。因此对超音速火星探测器-降落伞系统流固耦合作用进行研究极具挑战性,也是深空行星探测领域的迫切需求,具有重要的理论研究价值以及重大的工程应用意义。本文采用Berger-Oliger类型三维多层块结构自适应网格加密策略、混合形式的TCD（Tuned Center Difference）和WENO（Weighted Essentially Non-oscillatory）计算格式以及基于拉伸涡亚格子模型的大涡模拟方法来处理流场中的强激波以及湍流大尺度旋涡结构等;建立了质量-弹簧-阻尼模型结合Kirchhoff-Love薄壳理论模型的柔性伞衣求解器以及二维类似弹簧模型的悬挂伞绳求解器,并成功与开源程序VTF（Virtual Test Facility）非定常可压缩流体求解器耦合并实现了松耦合算法,模拟了超音速火星探测器-刚性盘-缝-带型降落伞系统以及探测器-柔性BoP（Break-out Patch）型降落伞系统的气动减速性能以及流场结构特性等。模拟结果表明:只有保证流场自适应加密网格的分辨率才能精确模拟超音速火星探测器-刚性盘-缝-带型降落伞系统的气动减速性能以及流场结构特性,验证了流场自适应加密网格分辨率对复杂流场数值模拟的重要性。为后续进一步研究超音速火星探测器-柔性降落伞系统的流固耦合作用奠定基础。研究发现探测器后端湍流尾迹是造成刚性盘-缝-带型降落伞系统流场不稳定现象的主要原因。探测器后端湍流尾迹与伞前弓形激波相互作用,导致伞衣内部形成低速回流区且流场极不稳定,周期性逆向运动溢出流体在伞衣边缘脱落形成旋涡结构进入到伞衣后端尾迹流场中,与流场湍流、超音速射流等多物理相互混合,造成了尾迹区流场高度紊乱且扰动增强,从而降低了降落伞系统气动减速性能。总结讨论了探测器的存在与否、探测器-降落伞系统拖尾比以及流体初始马赫数对柔性BoP型降落伞系统气动性能的影响。结果表明:在超音速流场中柔性伞衣都展现出明显的周期性“呼吸运动”现象;而探测器-降落伞系统拖尾比是柔性伞衣发生横向偏移的主要影响参量,并找到了降落伞系统相对较优的气动减速性能参数,即在流体初始马赫数为1.8且拖尾比为10.51时,探测器-柔性BoP型降落伞系统气动阻力系数明显增加且流场振荡扰动最小,气动减速性能最优。最后依据涡动力学分析,发现探测器后端湍流尾迹造成了柔性伞衣振荡不稳定现象。探测器后端尾迹区域内的涡结构丰富,其运动发展与伞前激波结构相互作用造成了伞衣内部流场扰动加剧,并使得柔性伞衣产生周期性“呼吸运动”现象,伞衣后端尾迹区域湍流以及分离流等多物理相互混合作用,使得流场涡结构分布饱满,从而影响了降落伞系统的气动减速性能。
马志伟[2]（2020）在《低压超音速旋流分离器内流场特性与凝结特性研究》文中研究说明近年来国家对燃煤锅炉烟气的排放要求越来越严格,而传统的烟气净化设备已接近技术瓶颈,要想达到烟气排放标准,依照传统技术只能是净化设备的叠加使用,所能达到的效果有限。而超音速旋流分离器具备冷凝与分离的双重功能,在烟气“脱白”领域具有广阔的应用前景。以常压下饱和湿空气为介质,结合空气动力学知识及热力学理论对超音速旋流分离器进行了结构设计。以数值模拟的方法分析了低压下超音速旋流分离器内流场的分部,采用离散相模型研究了液滴的分离效率,自行建立凝结模型研究了水蒸气在超音速喷管内的凝结液化过程。最后以燃煤锅炉烟气为介质设计了完整的超音速旋流分离器低压脱水实验流程。研究结果如下:（1）旋流器叶片出口角度大小对喷管内轴向速度及切向速度的大小影响较大,而叶片包角越大气体经过旋流器时的压损也越大。分离器结构对喷管内流场有较大影响,采用B型分离器结构时超音速旋流分离器内能达到更低的温度,有利于可凝气体的凝结。（2）激波发生时会引起温度及压力的跃升,但是随着激波强度的增大压力及温度的跃升幅度也会加大,对于凝结来说是不利的。随着压差比增大,激波发生位置向下游移动,喷管内气体能获得更好的冷凝条件,有利于提高装置的脱水效率。随着入口温度升高,喷管内整体温度随之升高,不利于气体的凝结,但不会影响激波强度及激波发生位置。（3）在超音速旋流分离器中液滴有两类典型的运动轨迹;增大液滴半径及增大分离器入口长径比可以提高液滴的分离效率。（4）随着入口压力增大,喷管内气体凝结发生位置提前,液滴半径明显增大,喷管内水蒸气最低含量减小,所以增大入口压力有利于水蒸气的凝结;降低入口气体温度,蒸气凝结位置提前,液滴半径明显增加,同时液滴数量急剧减少,而气体的凝结深度增加水蒸气含量减少,有利于喷管内的凝结;随着入口水蒸气含量增加,蒸气凝结发生位置提前,凝结液滴半径明显增大。
杨天翼[3]（2020）在《表面粗糙度等因素对边界层流动的影响分析》文中提出利用表面粗糙结构进行减阻是自然界中的常见现象,鲨鱼利用皮肤表面的盾鳞结构进行减阻就是典型的事例。因减阻在实践工程具有极高价值,国内外对利用表面粗糙度减阻的研究也逐步变的广泛。本文针对模拟有沟槽平板流场的数值仿真需求,在详细分析计算流体动力学原理的基础上,给出了适合该类模拟所需的流动控制方程。利用FLUENT软件,基于k-?湍流模型,对特定初始条件和边界条件下的有沟槽平板绕流问题进行了仿真试验和数据分析。研究表明:1.亚音速和超音速来流时,横向沟槽会导致平板的边界层厚度增加数倍,在沟槽内部生成小的旋涡,这些旋涡可以将流体与壁面之间的滑动摩擦改变为滚动摩擦达到减小平板摩擦阻力的目的。但是,横向沟槽会使平板的压差阻力增加,摩擦阻力的减小量无法抵消压差阻力的增大量,导致表面布置有横向沟槽的平板的总阻力系数增加。2.亚音速来流和超音速来流时,纵向沟槽使平板的边界层厚度小幅增加,气体滞留在沟槽底部,降低了近壁区法向速度梯度,湍动能减小,从而降低了壁面剪切应力,一定程度上降低了摩擦阻力。但沟槽存在增加了平板的表面积,只有特定尺寸的纵向沟槽布置才具备减阻效果。3.沟槽布置方向会影响壁面边界层结构,横向沟槽平板的边界层厚度大于沟槽深度,边界层能够平整的覆盖沟槽表面;纵向沟槽平板的边界层厚度小于沟槽深度,边界层沿沟槽壁面曲折变化。
王荧光[4]（2019）在《循环超音速分离器的流体流动及实验性能研究》文中研究表明天然气是优质高效、绿色清洁的低碳能源,并可与可再生能源发展形成良性互补。但是水的存在给天然气的开采和集输过程造成了严重的影响。常规的天然气脱水方法,如固态吸附法、溶剂吸收法和膜分离法等不仅投资相对较高,而且工艺及设备结构复杂。此时,超音速分离技术作为一种环保、节能、高效、低成本的新型分离技术引起了国内外科研人员的关注。超音速分离器的理念形成于半世纪前,并且在随后的数十年里不断被改进。超音速分离器是利用拉瓦尔喷管,使流体先后经过喷管的渐缩段、喉部和渐扩段而使速度从亚音速变为超音速,同时在喷管内进行热量的交换,最终在喷管内形成凝液分离所需的低温冷凝环境,并通过扩压段回收压力能。此外,流体通过旋流发生器的旋流作用产生强旋流而使凝液附着在喷管内壁面,并通过排液结构排出而达到气液分离的目的。超音速分离设备具有结构紧凑、体积小、易加工、成本低、不易形成水合物、无转动部件、免维护、可迅速开停车等优点。国外该技术已成功用于天然气脱水和轻烃回收领域。国内尽管该技术已有应用,但由于国内气质和气源波动较大等问题推广较慢。目前根据国内外对超音速分离器的研究现状,超音速分离器的研究主要还面临着以下问题:①旋流器和排液结构对流场和分离效率影响的研究鲜有涉及;②对喷管型面的研究未考虑旋流器和导流锥对流场的影响;③已有超音速分离器的分离效率低、正激波的产生及位置不易控制、流场内易产生反混;④采用二维数值模拟不能够准确反映喷管内流体的实际流场状态;⑤超音速分离器排液腔排出液体时会携带部分气体,需要将该部分气体加以回收并处理,增加了装置的负荷和复杂性;⑥对超音速分离器内流体强旋流的运动规律和边界层与激波相互作用的研究不足。本文针对上述问题对超音速分离器的内部流体流动和分离性能进行研究,并在此基础上对解决超音速分离器内边界层与激波相互作用造成的“堵塞”问题和提高分离效率的途径开展探索。建立了适合带导流锥的旋流器前置型超音速喷管和旋流器的结构型面模型;研制了新型循环超音速分离器,并提出流体自循环回流的分离方法:建立了表征超音速分离器内部超音速流体流动和旋转流动的数理模型、三维旋流超音速流动数值模型、超音速离散相耦合预测模型和边界层与激波相互作用的物理模型;搭建了实验平台对超音速分离器分离性能开展实验研究。论文主要研究内容及结论如下:（1）建立适合带导流锥的旋流器前置型超音速喷管的结构型面模型。解决了旋流器与导流锥对超音速喷管结构型面和内部流场的影响。采用建立的三维数值模型对流场进行了分析,确定了本研究装置的最优结构型面为:0.5Din的稳定段长度、直线型渐缩段型面、圆弧型喉部过渡、等斜率的渐扩段型面和二级渐扩通道的扩压段。（2）提出轴流式旋流器的成型方法,并建立轴流式旋流器的结构型面模型。建立四种不同的轴流式旋流器结构型面模型。研究表明:流体通过各旋流器均可产生较强的旋流强度,解决了目前轴流式旋流器结构型面单一的问题。在满足分离性能的前提下,具有圆弧型导叶片和幂函数型导叶片的喷管内部流场更加均匀。其中具有圆弧形导叶片的喷管内离心加速度衰减的最慢,喷管出口离心加速度相对较大,型面曲线更加圆滑,更便于设计和加工。（3）建立超音速分离器内流体超音速流动和旋转流动的数理模型。通过流场分析表明:超音速流体发生激波后的温度、压力和密度均增加,流体总温不变、总压下降;数理模型与三维数值模型对比误差在9%范围内,可用于喷管的初始计算;由于超音速喷管内流体的粘性损失、导流锥的存在和剧烈收缩的结构型面影响,旋转流体运动在渐缩段和喉部具有无强制螺线涡的特征,渐扩段和扩压段内流体具有组合螺线涡的运动规律。此外,在Microsoft Developer Studio软件中采用Fortran语言编制了喷管内流体流动参数和旋流器型面方程计算程序,在Visual Studio2017开发环境下采用C#语言编制了喷管型面设计程序,提高了超音速分离器的设计计算和选型效率。（4）研制出一种新型循环超音速旋流分离器,并提出自循环回流的分离方法,解决了排出凝液携带气体而导致后续处理的问题。研究表明:新装置利用在排液腔与旋转流体在渐扩段内形成的低压区间的压差,使含湿气体循环进入回流管,形成外部回流循环。导流锥可沿轴线前后移动而改变喉部流通截面积。通过调节回流管的直径、插入深度等结构,可改变喷管内流体的旋流强度、激波强度和位置、制冷温度等流场状态,提高了装置的适应性和适用范围。（5）采用三维数值模拟对影响循环超音速分离器性能的结构和操作参数进行了研究。研究发现:轴向回流出口的装置具有更强的抗返混能力和制冷性能。切向回流出口装置内的旋流强度最大,但范围较窄且衰减较快,加工困难而不利于推广。随着压比的增加,激波向喷管出口方向移动,流体膨胀特性得到改善,同时压力损失也逐渐增大,轴向回流出口装置的回流推动力先减小后增加,切向回流出口装置的推动力先增加后减小。喷管内的制冷温度随着温度升高而升高,其他流体参数变化不大。本研究确定的最佳回流结构为:Dreflow=24mm,Dinsert=7mm,LDepth=30mm 和β=55°。（6）建立液滴离散相耦合的三维预测模型,并采用实验数据对模型的准确性进行了验证。经对喷管内颗粒分离效率和运动轨迹的预测和分析发现:建立的预测模型与实验数据具有较好的一致性。液体颗粒的分离效率随着液滴直径的增加而增加,2μm…4μm的颗粒直径是颗粒分离的敏感区。装置内颗粒的运行轨迹主要有液滴附壁、液滴直接进入排液腔体和液滴通过气流携带逸出三种运动轨迹。（7）建立边界层与激波相互作用的物理模型,探索了喷管内边界层与激波的相互作用,提出新型圆筒形排液结构提高装置分离效率和防止边界层与激波相互作用导致流体“堵塞”的有效方法。研究表明:圆筒形排液结构的优势在于具有多个开口,即具有较大的排液面积,当激波位于喷管渐扩段内时,产生的高压会使更多流体进入排液开口,增大了喷管的流通能力。此时喷管内压力下降,激波减弱或消除,总压损失减小。该方法能够使流体在喷管内全部为超音速,增强了喷管流场稳定和分离性能。（8）对影响超音速分离器分离性能的操作和结构参数开展实验研究。研究表明:回流通道可有效改善流场并提高装置分离性能。入口温度对装置性能影响较小。随着压比的增加,液滴成核率、离心力和速度的增加导致装置分离性能表现出与数值模拟不同的变化趋势,即先增加后减小,在Rnp=1.4时具有最大值。随着旋流器出口角增加,装置分离性能呈现先增大后减小的趋势,在β=55°时达到最高;装置分离性能在LDepth=30mm时达到最大,当LDepth=20mm时达到最小;并且随着回流管插入直径的增加具有最大值和最小值,当Dinsert=7mm时装置的分离性能发生了明显的增加,此时具有最好的分离性能;当Dreflow=28mm时,装置分离效率出现明显的降低,分离效率Dreflow=24mm时最佳。（9）对圆锥形排液结构和圆筒形排液结构对装置分离性能的开展了实验研究。研究表明:LDepth=Omm的回流齐平式排液装置的脱除率和露点降最大可达47.72%和17.41K,比无回流结构的装置分别提高12.02%和5.42K,分别是LDepth=30mm的回流齐平式排液装置的2.04倍和2.23倍;不同圆筒形排液装置分离性能关系为无回流圆形排液结构>有回流圆环形排液结构>有回流斜切形排液结构>无回流斜切形排液结构。
毛超利[5]（2019）在《复杂可压缩系统中颗粒曳力特性直接数值模拟研究》文中进行了进一步梳理可压缩两相反应系统广泛存在于能源和天体物理学等领域之中,特别是最近被广泛关注的爆轰推进技术。该系统的一大显着特点即是多尺度、多场和多物理过程的强烈耦合特性。在典型的爆轰发动机中,该系统的尺度在几纳米的激波厚度尺度到几米甚至几十米的设备尺度之间变化,其物理过程涉及流体动力学,流场,电磁场,能量场,密度场和化学反应等。同样地,针对上述问题,科学界采用了三种手段（理论,实验和数值模拟）的有机结合进行研究。其中,伴随着计算机硬件和算法的快速发展,数值模拟手段作为理论分析和实验测量的重要补充,发挥着越来越举足轻重的作用。本文基于直接数值模拟技术,发展了适用于全解析可压缩两相流动的弱可压缩和全可压缩大规模并行计算平台,并耦合了能够解析颗粒边界层的经过本文大量二次开发的虚拟点内嵌边界方法对颗粒边界进行追踪。采用上述方法,本文对弱可压缩流域颗粒曳力的马赫数效应和形状效应以及颗粒异相化学反应对颗粒受力和传热系数之间的影响进行了直接数值模拟研究,对全可压缩流域具有恒定平均速度的可压缩湍流与颗粒的相互作用,激波/爆轰波与颗粒之间的相互作用进行了探索。研究内容主要包含以下四个部分。第一部分,本文开发了基于五阶迎风格式和虚拟点内嵌边界算法的弱可压缩直接数值模拟平台。针对传统经典问题的直接数值模拟检验了本文算法的精度和准确性。在该平台上,本文先是开展了颗粒曳力的马赫数效应和形状效应研究。结果表明,一是,在弱可压缩流域,伴随着马赫数的增加,颗粒所受曳力增加,这是由于颗粒边界层厚度相应增加的缘故;二是,只有当处于涡脱落流域,流线型颗粒才具有减阻作用。接着,本文在该数值平台上耦合了组分输运方程以及气相和异相化学反应,揭示了焦炭颗粒燃烧速率在1700K附近发生转折背后的物理机理,探索了异相和气相化学反应的发生对颗粒与气相之间曳力和传热系数影响,结果表明,当有化学反应发生时,颗粒所受曳力以及与周围气相之间的换热系数显着增大。第二部分,基于全可压缩全尺度直接数值模拟大规模并行计算平台,本文研究了具有恒定平均流量的强可压缩湍流与固定颗粒之间的相互作用。对于颗粒附近的流动结构,本文观察到的结果与不可压缩情况大不相同。可以发现,颗粒前缘处激波并没有被湍流破坏,也就是说,即使湍流强度（u’/u）达到30%,仍能清晰地看到颗粒上游侧驻定的弓形激波结构。因此,颗粒周围的波结构与层流入口的波结构没有太大区别。还需要指出的是,在不可压缩的情况下,即使雷诺数低于临界值,非常微弱的来流湍流也会导致颗粒尾迹延长或分离,而在目前的工作中,本文没有观察到这种现象。模拟结果还表明,随着湍流强度的增大,相对于不可压缩情况,可压缩情况下阻力系数的相对增大幅度较小。阻力的主要贡献仍然来自于压力。由于弓形激波依然出现在颗粒的上游,它与入射湍流的相互作用导致了这样的结果。颗粒受力系数的另外两个分量由于颗粒周围的压力波动而产生高频脉动。在入口湍流与弓形激波相互作用后,湍流中的特征长度尺度减小。这与正激波-湍流相互作用研究结果相似。然而,流向和横向雷诺应力的变化要视情况而定。由于湍流沿流动方向持续衰减,且弓形激波强度随离颗粒的距离而变化,在不同流向位置的切片上激波压缩引起的变化是不同的。这些结果均表明,有限尺寸颗粒对周围可压缩湍流的调制要复杂得多。第三部分,本文开展了针对激波与颗粒相互作用过程的直接数值模拟研究。首先,通过理论推导,本文得出了两个重要结论,一是,一个激波和颗粒干涉时间尺度内,粘性力对曳力的贡献可以忽略。二是,对于常用的金属颗粒（颗粒与气体密度比大于1000）,激波与颗粒相互作用过程中,颗粒运动可以忽略。针对上述理论推导进行的直接数值模拟结果表明,大颗粒满足第一条结论,但是,对于小颗粒（直径小于100μm）,引入粘性带来的差异达到10%左右;构造非稳态曳力模型时,粘性力贡献不可忽略。这是因为颗粒边界层厚度与颗粒直径之间的理论关系式只在颗粒直径比较大时才成立。此外,在激波与颗粒相互作用过程中,虽然颗粒运动是可以忽略的,但是颗粒在这个过程中获得速度是不可以忽略不计的。此外,基于激波和颗粒群相互作用的直接数值模拟数据,本文分析了颗粒群内部流动的脉动状态以及诱发流动不稳定性的主导因素,提出了能够预测颗粒群颗粒所受曳力峰值分布范围的数学模型,即在满足线性关系的平均值模型上叠加一个标准高斯分布模型,平均值模型中的斜率和截距均是入射激波马赫数和颗粒群空隙率的函数,标准高斯分布模型中的标准差是入射激波强度和颗粒群空隙率的函数。第四部分,本文初步开展了爆轰波在单个颗粒表面进行反射和衍射的直接数值模拟计算。首先,对爆轰波特性的分析表明,爆轰燃烧是一个非常不稳定的物理过程,其锋面是一个包含复杂三波结构的包络结构。也由于爆轰波锋面具有上述的复杂性,它与颗粒的碰撞过程比激波和颗粒的碰撞过程复杂的多。这造成了三波点轨迹的非线性和波动特性,以及颗粒曳力的测不准特性。对爆轰波在单个颗粒表面上衍射以及发射的直接数值模拟结果的分析表明,较强的反射波与同向较弱横向波相遇,不会形成马赫干,而是发生三波结构合并;较弱横向波或经过衰减的反射波与横向波碰撞形成马赫干和三波结构;两个较强的衍射马赫干/激波碰撞（聚焦）形成新的马赫干和三波结构。因此,相向传播的两波碰撞是形成爆轰波马赫干的充分条件。
叶伟达[6]（2019）在《超音速低反动度压气机叶型设计方法及气动性能研究》文中进行了进一步梳理压气机单级负荷的提升可以提高航空发动机的推重比,提升单级负荷一般通过增加扭速或提高叶尖轮缘速度,叶尖轮缘速度的提高将出现超音速压气机。超音速压气机流场中存在激波,激波一方面使得气流获得静压升提高压比,另一方面将直接带来激波损失,激波成为超音速压气机主要研究方向之一。本文以低反动度压气机首级动叶作为研究对象,提出叶型设计方法,并对其引入预压缩设计,探究预压缩对叶片气动性能和流场激波结构的影响。本文首先提出具有预压缩特征的大折转角叶型造型方法,其中叶型前半部分采用直接构造吸压力面造型方法方便引入预压缩设计,后半部分采用中弧线叠加厚度分布造型方法。然后,运用该造型方法完成100%叶高和75%叶高处叶型造型,进行薄层计算,在不同来流马赫下,探究预压缩长度对于叶型气动性能和流场激波结构的影响。结果表明:在较高来流马赫下,预压缩段的前部负曲率型线形成一系列微弱压缩波减弱激波强度,明显降低激波损失;预压缩段的后部正曲率型线抑制激波后附面层发展,可以有效减小叶型损失;随流量的降低,激波前移,预压缩减小激波损失的效益逐渐消失,且较短的预压缩长度,效益将提前消失。最后,本文进行三维叶片计算,探究100%叶高和75%叶高处的预压缩长度及深度对三维叶片气动性能及流场中激波结构的影响。结果表明:引入预压缩可以有效减弱激波强度,使激波打在叶片吸力面的位置后移,降低激波损失;存在一个较优预压缩长度,使得动叶压比基本保持不变,峰值效率提高同时拥有更宽的工作裕度;随着预压缩深度的增加,叶片的效率和压比基本保持不变,工作裕度不断增大。
柏莹[7]（2019）在《锂冷航空核动力系统传热与推进特性研究》文中研究指明航空核动力系统具有大载重量、无限续航的优点,开发高效传热、大推重比的航空核动力系统,是未来推进系统发展的重要方向。目前热传输系统的设计多为开式循环,空气直接与堆芯换热,虽然结构简单却增加了核燃料泄漏风险。航空核动力系统为高空飞行系统,受重量、体积的限制较为明显,反应堆与发动机耦合传热是其中重要瓶颈之一。反应堆热量输出过程中,需通过高效传热方式以减小反应堆体积,实现核动力系统的小型化,动力驱动型锂热管的相变传热是实现堆芯高效耦合传热的有效手段;同时,现有核热换热器体积庞大,需探讨新型换热器结构,以实现核动力系统换热器与发动机的一体化耦合。本文围绕核动力推进系统堆与发动机高效耦合传热的关键科学问题开展系统性研究,针对某款马赫数Ma<l的小型航空涡喷发动机,设计了基于动力驱动热管和闭式循环的新型航空核动力系统,利用动力驱动热管的锂通道,以相变传热的方式将热量带出堆芯,传递至核热换热器内部;所设计的核热换热器为多环结构并可放置于原燃烧室环形空间内部,实现空气与热源的充分换热,最终产生推力。文中探索了该新型核动力系统的可行性并进行了方案设计与系统性评价,主要的研究内容及结果如下:（1）基于动力驱动热管和闭式循环的新型航空核动力系统,开展传热与推进方案设计及适应性研究。以动力驱动热管的热传输系统设计为基础,对新型推进系统的热传输方案、多环核热换热器特性、相变通道与堆芯和核热换热器的耦合传热进行详细分析,结果表明:采用动力驱动热管的热传输系统实现了反应堆及核热换热器的灵活布置,可充分利用飞行装置内有限的空间,达到反应堆热量高效传输的目的,有效实现反应堆与航空发动机的高效耦合传热,这对热传输系统的优化具有重要意义。（2）开展以锂为工质的动力驱动热管通道内相变传热的机理研究,探索相变通道在航空环境的可行性。分析相变通道在航空重力环境下的瞬态传热特性、剧烈沸腾阶段气泡生长对系统稳定性的影响、相变通道与堆芯及核热换热器的耦合传热特性,结果表明:动力驱动热管的相变特性在航空重力条件下,具有很好的环境适应性;堆内相变传热时,蒸气主要聚集于绝热段,气液搅混态不会一直在通道内维持,确保了堆芯传热的均匀性;相变通道与堆芯、核热换热器的耦合传热分析表明:堆芯温度分布均匀,最热区位于侧壁处;蒸气在核热换热器内冷凝换热,在底部汇集为液体;最终堆芯热量被有效带出,热传输系统可实现稳定运行。（3）开展多环核热换热器结构优化与推进特性分析。建立多环核热换热器传热与推进特性的数值模型,开展自主编程的推进性能优化程序的方案适应性研究,利用多种分析手段对多环核热换热器内流动与高效传热特性进行分析,得到最优多环结构;开展推进及传热特性的敏感性分析,获得传热及推进特性与外界控制变量之间的增量关系及敏感度关系对性能提升的影响,分析结果表明:在对流换热系数与推力归一化均值交点附近存在最优结构,使得核热换热器利用原有燃烧室空间达到与常规燃油发动机同等的推进性能;推力对控制变量变化的敏感程度更高,进气量的增加对系统性能的提升更有利。本文的主要创新点为:（1）提出基于动力驱动热管和闭式循环的新型航空核动力系统,并针对超高温液态金属锂,开展航空环境下,传热通道内的高效相变传热的机理分析。（2）提出一种新型高效的多环核热换热器,实现燃烧室内强化传热。并利用数值分析方法得到核热换热器最优结构,有效提升推进性能,使得核热换热器利用原有燃烧室空间,达到与常规燃油发动机同等的推进性能。（3）采用自主编程的推进性能优化程序,开展推进及传热特性的敏感性分析,得到各控制变量之间的敏感度影响,为核动力推进系统的进一步优化设计提供一定参考。本文是针对航空核动力系统传热与推进性能开展的基础性研究,基于目前的研究成果,可为航空核动力系统性能的优化提供必要的参考与支持。
尹航[8]（2017）在《高负荷压气机静叶流动分离控制方法》文中指出目前面对目前发动机推重比越发增大的发展现状,以及在TBCC研究中如何减轻处于非工作状态的动力装置“重量惩罚”问题,都需要我们进一步减轻发动机的质量占比。传统的亚音与跨音压气机的单级压比,目前研究成果已经很难发生数量级的突跃。基于这样的大背景设想下,我们选择超音压气机作为研究对象。超音速叶栅相对于常规的亚音速/跨音速叶栅,具有单级叶栅增压比大、质量轻的优势。同时超音叶栅存在流动复杂性的特点,大面积的流动分离从而使得超音速叶栅的整体效率偏低,因而并未获得实际的工业运用。本文属于探索型研究,将课题组长期研究的超音进气道与超音叶栅进行对比,将研究超音进气道的方法迁移至研究超音叶栅中。同时结合亚音、跨音叶栅研究中的高负荷吸附式概念,提出了采用流动控制方法来抑制超音叶栅中流动分离,进而提高超音叶栅效率的思路。本文逻辑结构上先采用理论分析再数值计算研究的方法,最后结合数值结果指导实验台设计,并最终通过流动控制实验来完成研究。首先研究了理论上激波增压的可行性,对过去研究的波系增压方式进行总结与分析选取适合本文的研究对象,研究了叶栅的二维流动,包括叶栅流动激波结构。并将叶栅流动与超音进气道内流动进行了对比,发现其存在的相似之处与差异性。针对于超音叶栅研究其启动问题并与进气道启动模式对比,发现了超音速混合式进气道的临界工作状态与超临界工作状态都适用于超音速静叶栅,但是超音速静叶栅在对应的超音速进气道亚临界工作状态时是不能稳定流动的。同时采用DES数值模拟研究了叶栅启动的非稳态过程,与叶栅工作时反压前传特性。进一步的采用了三维模型进行流动特性研究,主要发现了了来流条件均匀对叶栅启动的影响,并结合数值结果做出了分析。研究了三维效应作用下叶栅反压前传特性并与二维数值结果相对比,发现三维效应下叶栅耐反压能力下降。研究了三维效应下叶栅的流动分离以及角区涡的结构演变,在这基础上初步开展了抽吸与吹气的定性研究。之后的流动控制部分结合以上的内容,分析了流动控制策略后采用抽吸与吹气两种方式。分别分析了几何位置、角度、抽吸压比对抽吸/吹气流动控制效能影响,与流动控制后叶栅内流动激波波系结构发生的变化。同时对比了抽吸流动控制下的叶栅耐反压能力,得到了抽吸位置的不同对于抽吸后流场中激波的结构有影响。发现了在靠近激波后位置处抽吸,由于抽吸角度不同,激波可能发生前移现象。在大量的数值模拟认知的基础上,自行设计并搭建实验系统完成对于来流马赫2.4的超音速叶栅流动分离与流动控制的实验研究。主要研究叶栅通流状态下、模拟反压节流工作状态下流动分离（不同堵块角度开10°20°以及30°模拟工作状态）,以及采用流动控制手段后流动分离的形态。
王玮琪[9]（2017）在《变截面主流通道内的气膜冷却特性研究》文中提出气膜冷却技术已经广泛应用在现代燃气轮机热端部件冷却结构中。随着航空燃气涡轮发动机性能的不断提高,发动机内流出现了强压力梯度和超音速流动特征,这势必将对气膜冷却特性带来不容忽视的影响。在亚音速主流条件下,本文分别对收缩、扩张和平直通道中的平板气膜冷却开展了数值研究。对比分析了不同主流压力梯度、吹风比以及主流湍流度条件下的流场流动特征和温度分布。研究结果表明:引起气膜冷却效率变化和不同发展趋势的因素可归结为主流速度边界层轮廓及厚度、主次流自由剪切混合程度、肾形涡的强度和位置。相对零压力梯度的主流条件,主流的逆压力梯度一方面增厚边界层、增强了气膜射流对主流的穿透;另一方面削弱肾形涡的强度。主流的顺压力梯度扼制主流边界层的发展、抑制气膜射流的穿透能力,增强肾形涡的强度,同时降低肾形涡涡核的位置。这使得在低吹风比下,主流逆压力梯度环境提高气膜绝热冷却效率,顺压力梯度反之;在高吹风比下,顺压力梯度提高绝热冷却效率,逆压力梯度反之。主流湍流强度的提高,使得边界层速度廓线更加饱满,抑制流动分离,削弱了肾形涡的强度,同时也消弱主流压力梯度对气膜绝热冷却效率的影响。在超音速主流条件下,本文对不同收缩比通道中的平板气膜冷却进行数值模拟。结果表明:主流压力梯度对平板气膜冷却的影响主要体现在三个方面:主流压力梯度对近壁区流体速度的影响远大于主流核心区;主流压力梯度对肾形涡和次生流向涡强度的影响;主流可压缩性的影响。在本文的参数研究范围内,无论射流是亚音速还是超音速,气膜绝热冷却效率随着主流顺压力梯度的增强而提高,而逆压力梯度的作用相反。在超音速主流条件下,对通道弯曲壁面上的气膜冷却进行数值模拟。计算结果表明:弯曲壁面上的气膜冷却除了受到与上述平板气膜冷却相同的三个影响因素的影响外,还受到垂直于壁面方向的浮升力的作用。在本文的参数研究范围内,气膜绝热冷却效率随主流压力梯度的变化规律与平板气膜冷却相同。相比于相同流向压力梯度的平板气膜冷却,在低吹风比时,凹壁面上绝热冷却效率显着降低,在高吹风比时,凸壁面上绝热冷却效率显着提高。
赵亚洲[10]（2016）在《航空燃气轮机涡轮叶栅烧蚀问题的数值研究》文中研究表明随着现代航空发动机的快速发展,为了追求高推重比和高热效率,现代先进涡轮的进口温度越来越高。在持久的高温环境下涡轮叶栅必然会出现一定范围的烧蚀现象,严重影响其寿命和可靠性,烧蚀对发动机运行工况造成的影响在实验难以开展的情况下不易评估,因此利用数值模拟工具对涡轮叶栅的烧蚀现象进行研究,探讨不同的运行工况下叶片烧蚀特点和规律,进而有效预防叶片烧蚀引起的发动机故障,对于实现我国航空发动机和燃气轮机的可靠、安全运行来说具有非常重要的意义。本文围绕如何准确预测航空发动机中涡轮等热端部件的烧蚀这一核心问题,采用无网格SPH数值模拟方法进行研究。在马智博研究员的指导下,基于物质团无网格方法的理论和面向对象的程序设计技术,对已有的无网格程序框架继续开发,添加了湍流、转捩、气固两相流以及烧蚀模块,并完善了流/固/热耦合和边界条件模块。针对航空发动机涡轮内的复杂流动、传热和烧蚀现象,基于飞行器再入烧蚀模型,引入边界层厚度将叶片表面热边界层边界条件替换远场自由来流边界条件,建立了适用于内流问题的涡轮叶片气动热力烧蚀模型。此外,在充分调研国内外最新无网格SPH方法研究成果的基础上,给出了以下3部分改进工作：（1）.基于小波分析和多尺度再生核函数理论研究了初始光滑长度的最优选取准则并讨论了计算过程中光滑长度的自适应方法。（2）.基于近似黎曼求解器改善了传统的Monaghan人工粘性,构造了随流场自适应的无人工参数的人工粘性,在此基础上,采用类比方法构造了NS能量方程离散形式中的耗散项。（3）.基于文献中关于NS动量方程的守恒型SPH离散格式的研究成果,采用类比粘性项离散的方法统一了传质、传热方程中扩散项的数值离散格式。利用该程序对一个较为复杂的内冷高压涡轮叶片进行了烧蚀问题的数值模拟,研究结果表明：（1）.叶片压力面和吸力面主要发生小尺度烧蚀,造成的材料流失很小可以忽略不计,仅改变叶片表面的粗糙度；发生在叶片前/尾缘的大尺度烧蚀造成材料的流失较多,甚至出现掉块等现象,带来涡轮叶片形状的显着变化。（2）.离心力和哥氏力的作用造成了动叶表面换热和烧蚀特点与静叶存在一定的差异。随后,将研究对象由单个叶片扩展到涡轮级环境,研究了动静干涉下涡轮叶栅的烧蚀特点,研究结果表明：（1）.不同动叶转速下,导叶吸、压力面之间横向压差发生了变化从而改变了导叶通道中马蹄涡压力面分支的传播规律,进而影响了导叶压力面的传热和烧蚀特点。（2）.在中等转速情形下动叶前缘烧蚀较低；当转速很高时,由于相对运动牵引的流场变化比较剧烈,动叶前缘的通道涡和马蹄涡从动静之间的大变形流场中吸收能量不断壮大,强化前缘换热,烧蚀程度增加；转速很低时,导叶尾缘激波的持续作用导致动叶前缘烧蚀同样相对严重。最后,本文针对不同的主流参数研究了不同工况下涡轮叶片的烧蚀特点,并展望了后续烧蚀研究需要开展的研究内容。
二、Supersonic-Subsonic Transition in Relatively Narrow Channels（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、Supersonic-Subsonic Transition in Relatively Narrow Channels（论文提纲范文）
（1）超音速火星探测器—降落伞系统流固耦合数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 缩写符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的和意义 |
| 1.3 降落伞系统研究的文献综述 |
| 1.3.1 降落伞系统理论研究进展 |
| 1.3.2 降落伞系统实验研究进展 |
| 1.3.3 降落伞系统数值模拟研究进展 |
| 1.4 待解决的主要问题 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 数值方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 流体控制方程以及湍流模型 |
| 2.2.1 三维Navier-Stokes方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.2.2.1 大涡模拟方法 |
| 2.2.2.2 亚格子模型 |
| 2.3 离散方法 |
| 2.3.1 空间离散 |
| 2.3.2 时间离散 |
| 2.4 激波处理方法 |
| 2.5 动边界算法 |
| 2.5.1 浸没边界法 |
| 2.5.2 Level-set方法 |
| 2.6 网格技术 |
| 2.6.1 网格性质 |
| 2.6.2 网格生成 |
| 2.6.3 网格插值 |
| 2.6.4 网格边界条件 |
| 2.6.5 网格迭代计算 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 超音速火星探测器-刚性降落伞系统数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 三维探测器-刚性降落伞系统模型 |
| 3.3 数值模拟方法 |
| 3.3.1 数值模拟参数设置 |
| 3.3.2 网格生成和收敛性验证 |
| 3.3.3 算法验证 |
| 3.4 刚性降落伞系统气动性能以及流场特性分析 |
| 3.4.1 探测器-刚性降落伞系统周期性变化特征 |
| 3.4.2 探测器对刚性降落伞系统气动性能的影响 |
| 3.4.3 马赫数对刚性降落伞系统气动性能的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 超音速火星探测器-柔性降落伞系统的数值模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三维探测器-柔性降落伞系统模型 |
| 4.3 数值模拟模型 |
| 4.3.1 伞衣结构模型 |
| 4.3.2 悬挂伞绳模型 |
| 4.4 流固耦合方法 |
| 4.5 计算参数设置及网格生成 |
| 4.6 降落伞系统气动性能分析以及算法验证 |
| 4.7 探测器对柔性降落伞系统气动性能的影响 |
| 4.8 拖尾比对柔性降落伞系统气动性能的影响 |
| 4.9 马赫数对柔性降落伞系统气动性能的影响 |
| 4.10 本章小结 |
| 5 探测器-柔性降落伞系统涡动力学分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 涡的识别 |
| 5.3 柔性降落伞系统涡动力学分析 |
| 5.4 探测器对柔性降落伞系统涡结构的影响 |
| 5.5 拖尾比对柔性降落伞系统涡结构的影响 |
| 5.6 马赫数对柔性降落伞系统涡结构的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（2）低压超音速旋流分离器内流场特性与凝结特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 现有烟气“脱白”技术 |
| 1.2.1 烟气加热法 |
| 1.2.2 先冷凝后加热法 |
| 1.2.3 烟气喷淋法 |
| 1.3 超音速旋流分离技术 |
| 1.3.1 超音速旋流分离器的实验研究 |
| 1.3.2 超音速旋流分离器结构研究 |
| 1.3.3 超音速旋流分离器内部流动过程及凝结过程研究 |
| 1.4 当前问题与主要研究内容 |
| 1.4.1 当前问题 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 2 超音速旋流分离器设计 |
| 2.1 喷管段的结构设计 |
| 2.1.1 喉部设计 |
| 2.1.2 收缩段设计 |
| 2.1.3 扩张段设计 |
| 2.2 旋流器的设计及流场分析 |
| 2.2.1 旋流器结构对流场的影响 |
| 2.2.2 网格划分及独立性验证 |
| 2.2.3 叶片包角对流动的影响 |
| 2.2.4 叶片出口角对流动的影响 |
| 2.3 扩压器结构设计 |
| 2.4 分离器结构设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 低压超音速旋流分离器流场及分离效率分析 |
| 3.1 气相流场分析 |
| 3.1.1 控制方程和湍流模型 |
| 3.1.2 网格划分及独立性验证 |
| 3.1.3 数值设置 |
| 3.1.4 模型验证 |
| 3.2 不同分离器气相流场模拟结果及分析 |
| 3.3 B型喷管内流场分析 |
| 3.4 操作条件对超音速喷管内流场的影响 |
| 3.4.1 压差比对超音速喷管内流场的影响 |
| 3.4.2 入口温度对喷管内流场的影响 |
| 3.5 激波强度对分离器内流场的影响 |
| 3.6 气液两相流场分析 |
| 3.6.1 离散相模型 |
| 3.6.2 边界设定 |
| 3.7 气液两相数值模拟分析 |
| 3.7.1 液滴轨迹预测 |
| 3.7.2 分离效率分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 低压超音速喷管内气体凝结特性分析 |
| 4.1 凝结模型 |
| 4.1.1 液滴成核模型 |
| 4.1.2 液滴生长模型 |
| 4.1.3 控制方程 |
| 4.2 喷管几何模型 |
| 4.3 数值模型 |
| 4.3.1 求解设置 |
| 4.3.2 模型验证 |
| 4.4 结果分析 |
| 4.4.1 喷管内有无凝结压力温度对比 |
| 4.4.2 超音速喷管内水蒸气的凝结 |
| 4.4.3 入口压力对凝结的影响 |
| 4.4.4 入口温度对凝结的影响 |
| 4.4.5 入口水蒸气含量对凝结的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5.超音速旋流分离器低压实验系统设计 |
| 5.1 2×300MW机组湿法脱硫后烟气成分及含量 |
| 5.2 超音速旋流分离器低压实验流程 |
| 5.3 低压实验监测点及实验内容 |
| 5.4 实验系统设备 |
| 5.5 系统性能评价标准 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的学术成果 |
（3）表面粗糙度等因素对边界层流动的影响分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 本文的研究背景、目的及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 课题研究的目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第2章 计算流体动力学基本控制方程和数值方法 |
| 2.1 流体流动的基本控制方程 |
| 2.1.1 连续性方程 |
| 2.1.2 动量方程 |
| 2.1.3 能量方程 |
| 2.1.4 气体的压缩性 |
| 2.2 边界层与黏性流动 |
| 2.2.1 边界层微分方程 |
| 2.2.2 边界层参数的工程计算 |
| 2.2.3 可压流边界层 |
| 2.3 FLUENT基本工作原理和方法 |
| 2.3.1 前处理 |
| 2.3.2 求解 |
| 2.3.3 后处理 |
| 2.4 湍流模型 |
| 2.4.1 湍流运动 |
| 2.4.2 湍流模型分类及特点 |
| 2.4.3 标准k-ε模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 亚音速不可压流动下的沟槽平板流场模拟 |
| 3.1 数值模型与基本工况 |
| 3.2 无沟槽平板数值模拟分析 |
| 3.2.1 平板边界层分析 |
| 3.2.2 平板壁面剪应力分析 |
| 3.3 横向沟槽平板数值模拟分析 |
| 3.3.1 横向沟槽平板边界层分析 |
| 3.3.2 横向沟槽平板壁面剪应力分析 |
| 3.4 纵向沟槽平板数值模拟分析 |
| 3.4.1 纵向沟槽平板扰流的边界层 |
| 3.4.2 纵向沟槽平板的壁面剪应力 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 亚音速可压流动下的沟槽平板流场模拟 |
| 4.1 平板数值模拟分析 |
| 4.2 横向沟槽平板数值模拟分析 |
| 4.2.1 横向沟槽平板的边界层 |
| 4.2.2 横向沟槽平板的壁面剪应力 |
| 4.3 纵向沟槽平板数值模拟分析 |
| 4.3.1 纵向沟槽平板的边界层 |
| 4.3.2 壁面剪应力分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 超音速流动下的沟槽平板流场模拟 |
| 5.1 平板超音速流动数值模拟 |
| 5.1.1 平板的边界层 |
| 5.1.2 平板的壁面剪应力 |
| 5.2 横向沟槽平板的数值模拟 |
| 5.2.1 横向凹陷沟槽的边界层 |
| 5.2.2 横向沟槽平板的壁面剪应力 |
| 5.3 纵向沟槽平板的数值模拟 |
| 5.3.1 纵向沟槽平板的边界层 |
| 5.3.2 沟槽平板的壁面剪应力 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（4）循环超音速分离器的流体流动及实验性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关工作研究进展 |
| 1.2.1 超音速分离器的结构研究 |
| 1.2.2 超音速分离器的实验研究及应用 |
| 1.2.3 超音速喷管的设计 |
| 1.2.4 超音速分离器的数值计算 |
| 1.3 目前研究存在的问题 |
| 1.4 本文主要研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2 超音速旋流分离器结构及内部流场研究 |
| 2.1 流体在超音速分离器内流动的三维数值模型 |
| 2.1.1 超音速分离器的结构 |
| 2.1.2 控制方程组 |
| 2.1.3 湍流模型 |
| 2.1.4 求解区域的网格划分和离散 |
| 2.1.5 网格无关性分析 |
| 2.1.6 模型验证 |
| 2.1.7 数值方法、初始条件和边界条件 |
| 2.2 超音速分离器内流体流动数理模型 |
| 2.2.1 一维定常等熵管流方程 |
| 2.2.2 变截面定常等熵流动公式 |
| 2.2.3 喷管内激波前后流体流动参数的变化规律 |
| 2.2.4 超音速喷管内流体流动计算逻辑 |
| 2.2.5 数理模型误差分析 |
| 2.3 轴流式旋流发生器的结构型面模型及内部流场研究 |
| 2.3.1 导向叶片的结构及成型原理 |
| 2.3.2 圆弧形导向叶片 |
| 2.3.3 幂函数型导向叶片 |
| 2.3.4 指数函数型导向叶片 |
| 2.3.5 双曲函数型导向叶片 |
| 2.3.6 不同旋流发生器的内部流场研究 |
| 2.4 超音速喷管的结构型面模型及内部流场研究 |
| 2.4.1 稳定段 |
| 2.4.2 渐缩段 |
| 2.4.3 喉部 |
| 2.4.4 渐扩段 |
| 2.4.5 扩压段 |
| 2.5 排液结构及内部流场研究 |
| 2.6 超音速分离器计算和型面设计软件 |
| 2.7 超音速分离器内旋流的理论分析 |
| 2.7.1 超音速喷管内流体旋转流动模型 |
| 2.7.2 超音速喷管内螺线涡低压区的影响及改进策略 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 循环超音速旋流分离器的结构及内部流场研究 |
| 3.1 循环超音速旋流分离器的分离原理 |
| 3.2 循环超音速旋流分离器的几何结构及自循环分离方法 |
| 3.3 循环超音速旋流分离器的三维数值模型 |
| 3.3.1 控制方程组和湍流模型 |
| 3.3.2 求解区域的离散和网格划分 |
| 3.3.3 网格无关性分析 |
| 3.3.4 模型验证 |
| 3.3.5 数值方法、初始条件、边界条件和基本模型 |
| 3.4 循环超音速旋流分离器的内部流场分析及结构优化 |
| 3.4.1 不同回流出口型式的影响 |
| 3.4.2 不同压比的影响 |
| 3.4.3 不同入口温度的影响 |
| 3.4.4 不同叶片出口角的影响 |
| 3.4.5 不同插入深度的影响 |
| 3.4.6 不同回流管出口直径的影响 |
| 3.4.7 不同回流管直径的影响 |
| 3.5 超音速分离器内边界层与激波的相互作用 |
| 3.5.1 边界层与激波相互作用的物理模型 |
| 3.5.2 喷管内边界层与激波相互作用的分析 |
| 3.5.3 循环超音速旋流分离器的改进策略 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 液滴离散相耦合分离预测模型及结构改进 |
| 4.1 液滴离散相耦合分离预测模型 |
| 4.1.1 高速旋流流体中凝结液滴的受力理论分析 |
| 4.1.2 喷管内凝结液滴运动轨迹方程的简化 |
| 4.1.3 喷管内离散相与连续相的耦合 |
| 4.1.4 罗辛-拉姆勒(Rosin-Rammler)粒径分布模型 |
| 4.1.5 边界条件 |
| 4.1.6 液体颗粒的分离效率的评价指标 |
| 4.1.7 三维数值模型及网格划分 |
| 4.1.8 模型验证 |
| 4.2 循环超音速旋流分离器的改进策略 |
| 4.2.1 新型圆筒形排液结构 |
| 4.2.2 无回流通道的圆筒形排液结构的装置内部流场研究 |
| 4.2.3 有回流通道的圆筒形排液结构的装置内部流场研究 |
| 4.3 防止边界层与激波相互作用的措施 |
| 4.4 超音速分离器分离效率的预测与讨论 |
| 4.4.1 回流结构对装置颗粒分离效率的影响 |
| 4.4.2 不同排液结构对装置颗粒分离效率的影响 |
| 4.4.3 超音速分离器内的颗粒运动轨迹分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 循环超音速旋流分离器的实验性能研究 |
| 5.1 实验平台的搭建 |
| 5.1.1 实验流程 |
| 5.1.2 实验装置 |
| 5.1.3 蒸汽产生器 |
| 5.1.4 混合蒸汽串级分离装置 |
| 5.1.5 空气压缩机 |
| 5.1.6 乙醇加注泵 |
| 5.1.7 实验平台仪表测量装置 |
| 5.2 超音速旋流分离器实验研究考察参数和相关评价指标 |
| 5.2.1 超音速旋流分离器的结构和操作参数 |
| 5.2.2 装置性能评价指标 |
| 5.3 超音速旋流分离器的分离性能研究 |
| 5.3.1 实验数据与数值模拟结果的对比 |
| 5.3.2 装置入口压力的影响 |
| 5.3.3 装置入口温度的影响 |
| 5.3.4 旋流器出口角的影响 |
| 5.3.5 不同回流插入深度的影响 |
| 5.3.6 不同回流管插入直径 |
| 5.3.7 不同回流管直径 |
| 5.3.8 不同排液结构 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 超音速喷管计算程序 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）复杂可压缩系统中颗粒曳力特性直接数值模拟研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 术语表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 爆轰波应用背景 |
| 1.3 爆轰波研究方法介绍 |
| 1.3.1 理论分析 |
| 1.3.2 实验研究 |
| 1.3.3 数值模拟 |
| 1.4 粗糙/热损壁面管道内爆轰波 |
| 1.5 爆燃转爆轰机理研究 |
| 1.6 两相爆轰燃烧研究 |
| 1.6.1 可压缩湍流和颗粒的相互作用 |
| 1.6.2 激波与颗粒干涉 |
| 1.6.3 爆轰波和颗粒干涉 |
| 1.7 本文研究内容和章节安排 |
| 第二章 数理模型和数值方法 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.2 数值格式 |
| 2.3 虚拟点内嵌边界方法 |
| 2.3.1 三线性插值算法 |
| 2.3.2 反距离权重插值算法 |
| 2.4 本文对内嵌边界方法的发展改进 |
| 2.4.1 基于STL思想适用复杂几何边界的虚拟点内嵌边界方法 |
| 2.4.2 适用流固耦合传热边界的虚拟点内嵌边界方法 |
| 2.4.3 适用异相燃烧传质边界的虚拟点内嵌边界方法 |
| 2.5 湍流场的本征正交分解(POD) |
| 2.6 小结 |
| 第三章 数值方法验证 |
| 3.1 爆轰波问题 |
| 3.1.1 一维爆轰波 |
| 3.1.2 二维爆轰波 |
| 3.2 斜激波问题 |
| 3.3 斜爆轰问题 |
| 3.4 超音速来流横掠圆柱 |
| 3.5 超音速来流横掠圆球 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 处理复杂几何和异相燃烧传质边界的虚拟点内嵌边界方法 |
| 4.1 弱可压缩流体横掠非圆形固体中的传热问题 |
| 4.1.1 描述弱可压缩流体的数理模型 |
| 4.2 虚拟点内嵌边界方法和弱可压缩求解器耦合的评估 |
| 4.2.1 精度差异的影响评估 |
| 4.2.2 空间收敛速度检测 |
| 4.3 弱可压缩流体横掠非规则截面柱体中的流动和换热问题 |
| 4.3.1 椭圆圆柱尾涡特性研究 |
| 4.3.2 流体与非圆截面柱体间强制对流换热问题 |
| 4.3.3 高速流体横掠钝形截面柱体中的换热过程 |
| 4.4 焦炭颗粒燃烧的全解析直接数值模拟研究 |
| 4.4.1 方法和设置简述 |
| 4.4.2 与实验结果对比 |
| 4.4.3 输运和化学反应之间相互竞争分析 |
| 4.4.4 化学反应对气固相间质量,动量和能量交换的影响 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 可压缩湍流与颗粒(群)相互作用的直接数值模拟研究 |
| 5.1 计算设置 |
| 5.2 工况设置 |
| 5.3 结果分析 |
| 5.3.1 颗粒周围流场结构 |
| 5.3.2 颗粒受力 |
| 5.3.3 颗粒前端弓形激波强度 |
| 5.3.4 弓形激波和入口湍流之间的相互作用 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 平面激波和颗粒(群)干涉的微观尺度直接数值模拟研究 |
| 6.1 计算设置 |
| 6.2 激波和颗粒干涉中的时间尺度 |
| 6.3 数值结果分析 |
| 6.3.1 激波与单颗粒干涉 |
| 6.3.2 激波与双颗粒组合干涉 |
| 6.3.3 激波与颗粒群的相互作用 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 平面爆轰波和颗粒干涉的微观尺度直接数值模拟研究 |
| 7.1 计算细节 |
| 7.2 计算结果和讨论 |
| 7.2.1 爆轰波绕射单颗粒 |
| 7.3 小结 |
| 第八章 全文总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 本文工作的创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（6）超音速低反动度压气机叶型设计方法及气动性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的来源 |
| 1.2 研究的背景及意义 |
| 1.3 超/跨音速压气机设计技术发展概况 |
| 1.3.1 超/跨音速压气机技术发展 |
| 1.3.2 超音速压气机叶片及叶型设计技术 |
| 1.3.3 超音速叶栅流动研究进展 |
| 1.4 低反动度压气机发展概况 |
| 1.4.1 低反动度压气机设计原理 |
| 1.4.2 跨_超音速低反动度压气机 |
| 1.5 课题主要研究内容 |
| 第2章 数值计算方法验证与研究方案确定 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数值计算方法 |
| 2.2.1 控制方程介绍 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.3 数值方法验证 |
| 2.3.1 NASA Rotor37 数值方法验证 |
| 2.3.2 网格无关性验证 |
| 2.4 原型流场分析及研究方案确定 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 叶型设计方法及叶型气动性能影响探究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 叶型设计方法 |
| 3.2.1 低反动度压气机首级动叶叶型介绍 |
| 3.2.2 Bezier曲线 |
| 3.2.3 叶型造型方法 |
| 3.3 薄层计算模型 |
| 3.4 100%叶高处预压缩改型设计 |
| 3.4.1 主要气动参数对比分析 |
| 3.4.2 预压缩对于流场中激波损失和叶型损失的影响 |
| 3.4.3 峰值效率工况下流场分析 |
| 3.4.4 近失速工况下流场分析 |
| 3.5 75%叶高处预压缩改型设计 |
| 3.5.1 主要气动参数对比分析 |
| 3.5.2 引入预压缩对于流场中激波损失及叶型损失影响 |
| 3.5.3 峰值效率工况下流场分析 |
| 3.5.4 近失速工况下流场分析分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 三维叶片预压缩改型设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于任意回转面三维叶片改型方法 |
| 4.2.1 任意回转面造型保型映射原理 |
| 4.2.2 三维叶片改型方法 |
| 4.3 预压缩长度对叶片气动性能及激波结构影响 |
| 4.3.1 主要气动参数对比分析 |
| 4.3.2 75%及95%相对叶高下二维流场分析 |
| 4.3.3 三维流场中激波组织变化 |
| 4.4 预压缩深度对叶片气动性能及激波结构影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）锂冷航空核动力系统传热与推进特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 航空核动力系统基本特点 |
| 1.1.2 航空核推进反应堆类型 |
| 1.1.3 航空核推进传热方式 |
| 1.1.4 航空核动力系统存在问题 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 航空核动力系统研究现状 |
| 1.2.2 闭式核动力系统反应堆研究现状 |
| 1.2.3 高效相变传热技术研究现状 |
| 1.3 现有研究的不足 |
| 1.4 研究目标与意义 |
| 1.5 主要内容与结构 |
| 第2章 航空核动力系统基本理论与研究模型 |
| 2.1 动力驱动热管相变传热分析模型 |
| 2.1.1 多相流模型 |
| 2.1.2 VOF相变模型 |
| 2.2 核动力系统耦合推进分析模型 |
| 2.2.1 流动模型 |
| 2.2.2 传热模型 |
| 2.2.3 阻力模型 |
| 2.3 传热与推进特性研究方法 |
| 2.3.1 三维流体动力学分析方法 |
| 2.3.2 自主编程的数值模拟分析方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 锂冷航空核动力系统方案设计 |
| 3.1 锂冷反应堆系统选用依据 |
| 3.1.1 堆芯冷却方式选择 |
| 3.1.2 堆芯传热工质选择 |
| 3.2 核动力系统总体设计 |
| 3.3 动力驱动热管热传输方案设计 |
| 3.3.1 堆芯设计 |
| 3.3.2 热传输系统设计 |
| 3.4 核热换热器设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 锂冷航空核动力系统传热特性分析 |
| 4.1 相变传热机理分析 |
| 4.1.1 两相流运行特性 |
| 4.1.2 瞬态相变特性分析 |
| 4.2 相变传热耦合特性 |
| 4.2.1 堆芯传热特性分析 |
| 4.2.2 核热换热器传热特性分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 锂冷航空核动力系统推进特性分析 |
| 5.1 核热换热器流动与推进特性分析 |
| 5.1.1 数值模型 |
| 5.1.2 FLUENT验证模型 |
| 5.1.3 流动与推进特性分析 |
| 5.2 核热换热器结构优化 |
| 5.2.1 优化原则 |
| 5.2.2 最优结构判定准则 |
| 5.2.3 最优结构区间选择 |
| 5.2.4 最优结构 |
| 5.3 核热推进系统敏感性分析 |
| 5.3.1 推进性能对控制变量的敏感程度 |
| 5.3.2 外界控制变量对推进性能的影响 |
| 5.4 最优结构的推进性能 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（8）高负荷压气机静叶流动分离控制方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的背景与意义 |
| 1.2 超音激波压气机发展现状 |
| 1.2.1 传统超音压气机 |
| 1.2.2 第二代超音压气机方案 |
| 1.2.3 新型超音压气机概念 |
| 1.2.4 国内超音压气机研究进展 |
| 1.3 超音速流动分离与控制国内外研究现状 |
| 1.3.1 超音流动激波附面层作用分离研究现状 |
| 1.3.2 流动分离控制方法研究现状与趋势 |
| 1.4 本文研究主要内容 |
| 第2章 超音压气机叶栅激波增压可行性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超音压气机叶栅基元级分析 |
| 2.3 超音静叶栅激波结构组织方式回顾与分析 |
| 2.3.1 第一种激波组织方式 |
| 2.3.2 第二种激波组织方式 |
| 2.3.3 第三种激波组织方式 |
| 2.3.4 第四种激波组织方式 |
| 2.3.5 第五种激波组织方式 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 超音速叶栅内流流动特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 湍流模型验证与对比 |
| 3.2.1 验证几何模型 |
| 3.2.2 网格与计算方法 |
| 3.2.3 数值结果对比与结论 |
| 3.3 超音速叶栅内流特性的数值研究 |
| 3.3.1 研究对象与研究方法 |
| 3.3.2 网格划分与无关性验证 |
| 3.3.3 结论分析 |
| 3.3.4 边界条件与计算方法 |
| 3.3.5 通流流场流动状态分析 |
| 3.3.6 节流状态流动状态分析 |
| 3.3.7 通流状态与节流状态下叶栅尾迹流动对比分析 |
| 3.4 典型高超声速进气道波系结构与叶栅流动的对比 |
| 3.4.1 超音速进气道模型介绍 |
| 3.4.2 计算结果分析与对比 |
| 3.5 超音速激波叶栅的启动问题研究 |
| 3.5.1 启动过程研究对象与方法 |
| 3.5.2 稳定启动数值计算模拟与结果分析 |
| 3.5.3 非稳态启动过程数值模拟与结果分析 |
| 3.6 超音速激波叶栅反压导致激波前传特性研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 超音速叶栅流动的三维效应影响分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 入口均匀/不均匀条件对超音速叶栅启动影响分析 |
| 4.2.1 物理问题的简化与边界条件 |
| 4.2.2 网格与计算方法 |
| 4.2.3 计算设置与结果分析 |
| 4.3 不同反压条件下流场三维特性分析 |
| 4.4 相同反压条件下流动三维效应的影响 |
| 4.5 超音速叶栅角区流动分离机理分析 |
| 4.6 流动控制措施对角区分离的影响 |
| 4.6.1 研究对象与研究方法 |
| 4.6.2 计算条件与网格设置 |
| 4.6.3 计算结果分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 流动控制对叶栅流动改变的效能评估研究 |
| 5.1 流动控制策略分析 |
| 5.2 几何位置、角度、抽吸压比对抽吸流动控制效能影响 |
| 5.2.1 计算方法与边界条件 |
| 5.2.2 不同角度、抽吸压比对抽吸流动控制效能影响 |
| 5.2.3 不同位置、抽吸压比对抽吸流动控制效能影响 |
| 5.3 抽吸流动控制对叶栅抗反压能力影响 |
| 5.4 几何位置、角度、吹气速速对吹除流动控制效能影响 |
| 5.4.1 研究方法与边界条件 |
| 5.4.2 不同角度、角度、吹气速度对流动控制效能影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 超音叶栅流动分离与控制初步实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 超音速实验叶栅与拟叶栅通道介绍 |
| 6.3 超音速叶栅实验台系统设计与搭建 |
| 6.3.1 风洞系统设计 |
| 6.3.2 堵块节流与吹气部件设计 |
| 6.3.3 数据采集与纹影系统 |
| 6.3.4 实验运行控制系统 |
| 6.4 超音速叶栅实验与结果分析 |
| 6.4.1 无流动控制状态下超音速叶栅流动分析 |
| 6.4.2 采用流动控制状态下超音速叶栅流动分析 |
| 6.5 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它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）变截面主流通道内的气膜冷却特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 变截面通道冷却的国内外研究现状 |
| 1.2.1 存在压力梯度主流的气膜冷却特性研究 |
| 1.2.2 激波与气膜射流的相互作用及冷却特性研究 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第二章 亚音速主流条件下的主流压力梯度对气膜的影响 |
| 2.1 主流压力梯度模型数值计算方法 |
| 2.1.1 基本控制方程 |
| 2.1.1.1 质量守恒方程(连续性方程) |
| 2.1.1.2 动量守恒方程（Navier-Stokes方程） |
| 2.1.1.3 能量守恒方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.1.3 湍流模型验证 |
| 2.1.4 特征参数定义 |
| 2.2 计算模型及计算工况 |
| 2.2.1 计算物理模型 |
| 2.2.2 网格独立性试验 |
| 2.2.3 计算网格与工况 |
| 2.2.4 加速因子K的测定 |
| 2.3 不同主流压力梯度对气膜冷却特性的影响 |
| 2.3.1 流动特性分析 |
| 2.3.2 冷却特性分析 |
| 2.4 不同主流进口湍流度对气膜冷却特性的影响 |
| 2.4.1 零压力梯度下气膜冷却特性 |
| 2.4.1.1 流动换热特性分析 |
| 2.4.1.2 冷却特性分析 |
| 2.4.2 不同压力梯度下的气膜冷却特性 |
| 2.4.2.1 流动换热特性分析 |
| 2.4.2.2 绝热冷却效率的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 超音速主流压力梯度对平板气膜冷却的影响 |
| 3.1 计算模型及计算工况 |
| 3.1.1 物理模型 |
| 3.1.2 网格与计算工况 |
| 3.2 气膜孔出口位置位于L=65mm的气膜冷却特性 |
| 3.2.1 流动特性分析 |
| 3.2.1.1 主流流动特性 |
| 3.2.1.2 主次流相互作用的流动特性 |
| 3.2.2 换热特性分析 |
| 3.2.3 绝热冷却效率的影响 |
| 3.3 气膜孔出口位置位于L=50mm处的气膜冷却特性 |
| 3.3.1 流动换热特性 |
| 3.3.2 绝热冷却效率的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 超音速主流压力梯度对弯曲壁面气膜冷却的影响 |
| 4.1 弯曲壁面气膜冷却计算模型及计算工况 |
| 4.1.1 物理模型 |
| 4.1.2 计算网格与工况 |
| 4.2 计算结果比较及分析 |
| 4.2.1 流场特性分析 |
| 4.2.2 换热特性分析 |
| 4.2.3 绝热冷却效率的影响 |
| 4.2.4 弯曲壁面与平板壁面沿程展向平均绝热冷却效率比较 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文的研究结论 |
| 5.1.1 亚音速主流压力梯度对平板气膜冷却的影响 |
| 5.1.2 超音速主流压力梯度对平板气膜冷却的影响 |
| 5.1.3 超音速主流压力梯度对弯曲壁面气膜冷却的影响 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表的学术论文 |
（10）航空燃气轮机涡轮叶栅烧蚀问题的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 航空燃气轮机涡轮叶栅非定常流动 |
| 1.3 航空燃气轮机涡轮叶栅流场数值模拟的研究现状 |
| 1.3.1 动静干涉问题 |
| 1.3.1.1 动静干涉的处理方法 |
| 1.3.1.2 三种处理方法的对比 |
| 1.3.2 流场间断的处理—近似黎曼求解器 |
| 1.3.2.1 流场间断的处理方法 |
| 1.3.2.2 常见的近似黎曼求解器 |
| 1.4 流/热耦合数值模拟方法的研究 |
| 1.4.1 流/热耦合数值模拟方法简介 |
| 1.4.2 国外研究现状 |
| 1.4.3 国内研究现状 |
| 1.4.4 流/热耦合数值模拟的困难 |
| 1.5 烧蚀问题的研究现状 |
| 1.6 气固两相流模型的研究现状 |
| 1.7 无网格方法 |
| 1.7.1 无网格方法的应用领域 |
| 1.7.2 无网格方法的研究现状 |
| 1.7.3 无网格方法在叶轮机械领域的应用 |
| 1.8 面向对象数值模拟程序设计 |
| 1.8.1 面向对象方法概述 |
| 1.8.2 面向对象无网格程序研究现状 |
| 1.9 本文研究路线 |
| 1.9.1 研究对象的确定 |
| 1.9.2 研究路线 |
| 1.10. 本文研究内容 |
| 第二章 问题的分析和模型的建立 |
| 2.1 叶栅通道内流动传热的控制方程 |
| 2.2 流动传热的RANS方程 |
| 2.2.1 基于κ-ω SST湍流模型的流动传热控制方程 |
| 2.2.2 湍动能异常问题 |
| 2.2.3 κ-ω SST湍流模型源项隐式处理方法 |
| 2.3 AGS转捩模型 |
| 2.3.1 边界层厚度δ和动量边界层厚度θ的确定 |
| 2.3.2 改进的AGS转捩模型 |
| 2.4 固体域的控制方程 |
| 2.5 定解条件 |
| 2.5.1 初始条件 |
| 2.5.2 边界条件 |
| 2.5.2.1 固壁边界(流体区域) |
| 2.5.2.2 固壁边界(固体区域) |
| 2.5.2.3 入口边界 |
| 2.5.2.4 出口边界 |
| 2.5.2.5 周期性边界条件 |
| 2.6 涡轮叶片气动热力烧蚀模型 |
| 2.6.1 三种不同的烧蚀材料 |
| 2.6.2 飞行器再入烧蚀模型 |
| 2.6.3 涡轮叶片气动热力烧蚀模型 |
| 2.6.3.1 烧蚀模型三层区域的热力学分析 |
| 2.6.3.2 烧蚀模型三层区域的耦合 |
| 2.6.3.3 叶片烧蚀模型的求解 |
| 2.7 简化的气固两相流模型 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 SPH方法的最新研究进展及改进策略 |
| 3.1 光滑粒子流体动力学的基本内容 |
| 3.1.1 光滑核函数的主要特性 |
| 3.1.2 光滑核函数的选择 |
| 3.1.3 粒子搜索算法—链表 |
| 3.2 光滑粒子流体动力学方法的一些问题和改进策略 |
| 3.2.1 函数的一致性估计 |
| 3.2.2 张力不稳定性 |
| 3.2.2.1 添加人工压力 |
| 3.2.2.2 改进核函数粒子近似方法 |
| 3.2.3 流场间断 |
| 3.2.3.1 近似黎曼求解器的问题 |
| 3.2.3.2 Monaghan人工粘性的解析及改进 |
| 3.2.4 壁热问题及解决方案 |
| 3.2.5 粒子穿透问题的处理——XSPH |
| 3.2.6 光滑长度的初始化及自适应 |
| 3.2.6.1 基于多尺度再生核粒子法的最优初始光滑长度确定准则 |
| 3.2.6.2 光滑长度的自适应 |
| 3.2.6.3 变光滑长度下系统守恒性问题 |
| 3.2.7 SPH中导数的数值格式 |
| 3.2.7.1 经典的SPH数值格式 |
| 3.2.7.2 精确的一阶导数数值格式构造方案 |
| 3.2.7.3 精确的二阶导数数值格式构造方案 |
| 3.2.8 时间推进方法 |
| 3.2.8.1 时间推进格式 |
| 3.2.8.2 时间步长△t的确定 |
| 3.2.9 NS方程守恒型SPH离散格式 |
| 3.2.9.1 基于粒子系统能量框架下的NS动量方程守恒型SPH格式 |
| 3.2.9.2 守恒格式下粒子系统动量和角动量守恒的证明 |
| 3.2.9.3 类比粘性项的一类扩散项SPH离散守恒格式 |
| 3.2.9.4 变光滑长度下兼顾守恒格式的粒子位置自适应调整策略 |
| 3.2.10 SPH方法中边界条件的施加 |
| 3.2.10.1 第一类边界条件的施加 |
| 3.2.10.2 第二类边界条件的施加 |
| 3.2.10.3 第三类边界条件的施加 |
| 3.2.10.4 外推边界条件的施加 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 SPH方法面向对象程序设计与校验分析 |
| 4.1 已有的面向对象无网格SPH程序框架简介 |
| 4.2 SPH方法改进内容的校验 |
| 4.2.1 SPH导数数值格式的校验 |
| 4.2.1.1 数值测试 |
| 4.2.2 改进的SPH人工粘性的校验 |
| 4.2.2.1 一维Riemann问题 |
| 4.2.2.2 数值计算结果分析 |
| 4.2.3 守恒型SPH离散格式的校验 |
| 4.2.3.1 算例介绍 |
| 4.2.3.2 计算结果分析和守恒性验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 内冷涡轮叶栅烧蚀问题的研究 |
| 5.1 叶型的选择 |
| 5.1.1 MarkⅡ相关设计参数 |
| 5.1.1.1 叶片几何参数 |
| 5.1.1.2 叶片热物性参数 |
| 5.1.1.3 叶片实验工况参数 |
| 5.2 算例说明 |
| 5.3 边界条件设置 |
| 5.3.1 冷却孔边界条件 |
| 5.3.1.1 基于p线性温度的冷却孔温度分布 |
| 5.3.1.2 对流换热系数h的确定 |
| 5.3.2 主流边界条件 |
| 5.3.2.1 主流边界设计参数 |
| 5.3.2.2 主流区层流/湍流普朗特数 |
| 5.4 数值模拟结果和分析 |
| 5.4.1 叶栅通道的涡结构 |
| 5.4.2 MarkⅡ叶栅烧蚀模拟结果 |
| 5.4.2.1 静叶模拟结果 |
| 5.4.2.2 动叶模拟结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 涡轮级环境下叶片烧蚀的数值模拟 |
| 6.1 模拟对象 |
| 6.2 数值模拟结果和分析 |
| 6.2.1 转速对涡轮级流场的影响 |
| 6.2.2 转速对导叶压力面烧蚀的影响 |
| 6.2.3 转速对动叶前缘烧蚀的影响 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 不同运行工况下涡轮叶片烧蚀规律的研究 |
| 7.1 影响涡轮叶片烧蚀的运行参数 |
| 7.2 不同运行工况下的涡轮叶片烧蚀规律 |
| 7.2.1 来流雷诺数对叶片表面烧蚀的影响 |
| 7.2.1.1 不同来流雷诺数工况的选择 |
| 7.2.1.2 数值模拟结果和分析 |
| 7.2.3 来流湍流度对叶片表面烧蚀的影响 |
| 7.2.3.1 不同来流湍流度工况的选择 |
| 7.2.3.2 数值模拟结果和分析 |
| 7.2.4 壁面/燃气温比对叶片表面烧蚀的影响 |
| 7.2.4.1 不同壁面/燃气温比工况的选择 |
| 7.2.4.2 数值模拟结果和分析 |
| 7.2.5 端壁二次流对涡轮叶片烧蚀的影响 |
| 7.2.5.1 不同入口气流角工况的选择 |
| 7.2.5.2 数值模拟结果和分析 |
| 7.3 本章小结 |
| 第八章 主要成果、结论与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
四、Supersonic-Subsonic Transition in Relatively Narrow Channels（论文参考文献）
- [1]超音速火星探测器—降落伞系统流固耦合数值模拟研究[D]. 龚升. 大连理工大学, 2021
- [2]低压超音速旋流分离器内流场特性与凝结特性研究[D]. 马志伟. 青岛科技大学, 2020(01)
- [3]表面粗糙度等因素对边界层流动的影响分析[D]. 杨天翼. 哈尔滨工程大学, 2020(05)
- [4]循环超音速分离器的流体流动及实验性能研究[D]. 王荧光. 大连理工大学, 2019(06)
- [5]复杂可压缩系统中颗粒曳力特性直接数值模拟研究[D]. 毛超利. 浙江大学, 2019
- [6]超音速低反动度压气机叶型设计方法及气动性能研究[D]. 叶伟达. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [7]锂冷航空核动力系统传热与推进特性研究[D]. 柏莹. 中国科学技术大学, 2019(08)
- [8]高负荷压气机静叶流动分离控制方法[D]. 尹航. 哈尔滨工业大学, 2017(02)
- [9]变截面主流通道内的气膜冷却特性研究[D]. 王玮琪. 南京航空航天大学, 2017(03)
- [10]航空燃气轮机涡轮叶栅烧蚀问题的数值研究[D]. 赵亚洲. 中国工程物理研究院, 2016(03)