【摘 要】
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Spalart?Allmaras(SA)湍流模型在Reynolds-Average Navier?Stokes(RANS)方程求解中得到了广泛的应用.针对叶轮机数值模拟,国内外学者提出了很多修正的SA模型,但它们之间的对比少有研究.为此,综述了原始的SA(SA-standard),SA-neg,SA-Helicity,SA-Ning及SA-R五种不同SA湍流模型.针对NASA Rotor 67和NASA Rotor 37,考察这五种湍流模型对数值计算稳定性的影响及对叶轮机内部流动细节捕捉的能力.研究表明:
【机 构】
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西北工业大学 动力与能源学院,陕西西安 710072;西北工业大学 动力与能源学院,陕西西安 710072;西北工业大学 航空发动机内流重点实验室,陕西西安 710129
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Spalart?Allmaras(SA)湍流模型在Reynolds-Average Navier?Stokes(RANS)方程求解中得到了广泛的应用.针对叶轮机数值模拟,国内外学者提出了很多修正的SA模型,但它们之间的对比少有研究.为此,综述了原始的SA(SA-standard),SA-neg,SA-Helicity,SA-Ning及SA-R五种不同SA湍流模型.针对NASA Rotor 67和NASA Rotor 37,考察这五种湍流模型对数值计算稳定性的影响及对叶轮机内部流动细节捕捉的能力.研究表明:SA-standard和SA-neg湍流模型计算结果几乎相同;相比于SA-standard湍流模型,SA-Ning湍流模型计算的压比、效率和堵塞流量均较大;SA-R湍流模型模拟的激波/边界层干涉更严重,分离区域更大,计算的压比小,模型修正效果不理想;SA-Helicity湍流模型不仅能极大地提高计算的压比和流量范围,而且能提高计算的稳定性和失速工况下的计算准确性,但计算的堵塞流量和效率较小.
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为揭示不同温度工况下浮环密封封严间隙的变化过程,采用有限单元法和CFD进行了数值计算,并结合试验研究,获得了不同封严气体温度下浮环密封的封严间隙.数值计算得到的泄漏量与试验结果的最大偏差为13.1％,最小偏差为-5.05％,偏差的标准差≤7.23％.数值计算结果与试验结果一致.揭示了不同封严气体温度下封严间隙的变化过程,获得了不同封严气体温度下有效的浮环密封泄漏特性的计算方法(流程).
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