一、Numerical Investigation of Dynamic Effects on Unsteady Flow Measurements Using a Two-Dimensional Probe（论文文献综述）
丛成华,邓小刚,毛枚良[1]（2021）在《绕椭球的低速流动研究》文中研究表明理解和预测绕椭球的流动对指导飞行器和潜艇等交通工具的设计具有很强的工程意义.近年来,针对椭球绕流开展了大量的实验和数值模拟研究.对有攻角下椭球绕流分离的定性描述和定量研究,促进了对三维分离的辨识和拓扑研究.文章对流场特性进行了分析,介绍了分离对气动力、噪声、尾迹的影响,以及实验条件对流动的影响.上述定常流动与非定常机动过程之间存在明显差异,非定常机动过程不能作为定常或准定常问题处理,在机动过程中,分离出现明显延迟,气动力出现明显变化.随后介绍了数值模拟在求解绕椭球流动中的进展,当前求解雷诺平均的N-S方程湍流模式仍然是解决绕椭球大范围分离流动的主要工程方法,大涡模拟和分离涡模拟等也逐渐得到了广泛应用.受限于计算能力,直接数据模拟只能用于较低雷诺数,在高雷诺数流动中还不适用.非定常机动过程的数值模拟较定常状态,与实验结果的差距要大一些.最后,介绍了对椭球绕流场转捩的研究进展,对T-S转捩与横流转捩的机理和辨识已经较为准确,数值模拟结果与实验结果基本相符,但对再附转捩的认识还不够清晰,尤其是迎风面,因此椭球绕流转捩的研究还需要依靠实验.
陈继超[2]（2021）在《VIGV离心压缩机级的非定常气动实验与数值研究》文中指出可调进口导叶（Variable Inlet Guide Vans,简称VIGV）调节作为离心压缩机常用的变工况调节方法具有诸多优点,但也会给级内流动带来很多问题,如导叶后非定常尾流问题、导叶-叶轮动静干涉问题等,从而影响压缩机的性能和运行可靠性。因此研究离心压缩机不同导叶开度下的定常和非定常流动特性,对于明确内部流动机理、提高效率具有十分重要的意义。本文采用实验与数值计算相结合的方法,对某工业用单级离心压缩机级的进口导叶通道和叶轮出口部分的定常和非定常流动进行详细的研究,具体工作内容及结论如下:（1）实验方面。成功搭建了叶轮-导叶装置的3D打印离心压缩机试验台,并自主设计构建了一整套用于非定常测量的高频响动态测试系统,包括动态探针和高频响数据采集传输设备,并完成了动态探针的动态标定。基于以上搭建的试验台,对不同转速、不同导叶开度下压缩机级内气动特性进行了定常及非定常测量。定常测量手段主要是五孔探针,测量项目包括导叶通道栅前1倍导叶弦长和栅后1.5倍导叶弦长截面的参数分布、叶轮进口流量及出口总压特性,确定了压缩机的运行工况及内部流动情况。非定常测量手段则主要本文搭建的高频响动态测试系统,测量项目包括导叶通道内不同位置、叶轮入口壁面及叶轮出口位置的压力脉动情况,完成了对压缩机内若干非定常流的初步探索。（2）数值计算方面。搭建了用于本文的数值计算平台,用于与实验测量结果相互验证。首先对缩尺前后的压缩机运行特性进行了计算对比,结果表明压比误差仅为0.3%,效率误差仅为5.6%,缩尺方案可行;而后以实验测量得到的叶轮出口总压为边界条件,对实验工况进行了定常及非定常的数值计算,并与实验结果进行比较,结果表明:数值与实验结果差别不大,两种方法均能准确地捕捉流场的频域信息,可相互验证,证实本文针对透平机械构建的非定常测试系统及测试方法的准确性和可行性。（3）基于以上的实验和数值研究工作,在压缩机可调进口导叶设计和压缩机导叶异常监测方面提出合理建议,进而为压缩机的安全可靠运行提供技术支撑和理论参考。
张翠青[3]（2021）在《风力机叶片绕流声源识别及其流动特征的实验研究》文中提出风力发电在完成碳达峰、碳中和过程占重要地位,环境友好及精细化设计对研发人员提出更高要求。风力机噪声水平是环境友好关键指标,也是表征风力机结构特性及叶片效率的重要因素之一,因此解析运行叶片绕流噪声发声机理为其优化设计提供支撑意义重大。旋转叶片声源精确定位是揭示风轮发声机理及降噪的关键,但是由于迟滞效应旋转声源相位角难以精确定位,流动致声的衍化细节特征尚不明晰制约声源机理的深度研究。针对此问题,本文基于经典波束形成理论提出一种实时追踪识别旋转声源算法,成功实现旋转声源精确定位,结合热线风速仪捕获到的叶片主要绕流声源区域流场信息,推衍涡声关联的过程参量,建立涡声关联评价体系,揭示声源发声的过程机理,为叶片优化设计和降噪方法提供思路和数据支撑。风力机叶片绕流噪声的精确定位是发声机理的研究基础,而算法是旋转声源精确定位的核心。基于波束形成理论提出一种追踪识别旋转声源算法,并加载瞬时转速和延时相位角旋转修正。算法在旋转模拟试验台架上进行验证,结果表明算法能够精确定位声源位置,最大展向位置误差为0.0214 m,最大相位角误差为2.5°,误差范围对比测试量级满足旋转叶片声源定位实验要求。运用修正后的算法定位运行叶片主要绕流声源位置,分析实验数据得到如下结论:叶片主要绕流声源展向位置位于叶片0.57R～0.71 R区间内,弦向位置位于0.75 C～1.25 C区间内;声源声压级随相位角呈现增大→减小→增大→减小的周期变化规律;声源位置受风速和尖速比影响会产生波动并呈递增关系,波动曲线与风轮转速波动变化规律一致。为揭示叶片绕流声源发声机理,叶片绕流声源区域的流动特征分析尤为关键,为此确定叶片主要绕流声源区域后,通过热线风速仪捕获其瞬态流场信息。分析速度、雷诺应力和脉动均方根三特征量的变化规律及动态演变过程发现:沿叶片展向呈高速带与低速带相间的带状结构向外输运,且高、低速带成对出现,随风速、尖速比增大高速带与低速带相间的带状结构间距变小,带状结构及其间距不随时间（相位角）变化而变化。基于发卡涡动力学理论,通过发卡涡尺度与高低速带间距关系,判定高低交替带状流动结构为发卡涡局变,确定流体喷射位置位于展向0.57R～0.71R处,弦向0.70C～0.80C处。量化数据发现雷诺应力峰值点、速度脉动峰值点与流体喷射位置重合,随风速和尖速比升高三者均沿展向向叶尖、沿弦长向尾缘移动且不随相位角变化而变化,雷诺应力值和速度脉动量沿弦向均呈现减小→增大→减小的变化规律,雷诺应力峰值和速度最大脉动量随相位角变化处于增大→减小→增大→减小的动态演变过程。基于流动致声理论,分析雷诺应力和脉动量变化规律,发现雷诺应力是发卡涡破碎的驱动力,脉动均方根能够表征发卡涡间能量交换程度。结合声场与流场数据分析,确定涡声关联的中间过程参量,建立以位置、频率、能量三要素的涡声关联评价体系。研究发现声源的三要素与发卡涡三要素变化规律一致,并确定发卡涡是声源发声机理的重要流动结构。解析发卡涡衍化过程中声源特征的变化规律得到:运行叶片主要绕流噪声来源于叶片壁面发卡涡衍化过程中的喷射阶段,且声源位置滞后于喷射位置;声源频谱与速度脉动频谱变化规律一致且呈现宽频特性,声源位置与速度脉动峰值点随风速及尖速比变化呈现一致性,但声源位置比脉动峰值点沿展向更靠近叶尖,沿弦向更靠近尾缘;声源声压与流体速度脉动量随风速及尖速比呈线性正相关。实验结果表明叶片主要绕流噪声来源于发卡涡喷射阶段,流体喷射诱导周围流体发生强烈动量交换,驱动发卡涡破碎,旋涡间压缩膨胀导致随机压力脉动进而产生宽频噪声。相关研究成果对于叶片优化设计和降噪途径提供思路和数据支撑。
张文鹏[4]（2021）在《进水漩涡对轴流泵及泵装置性能的影响研究》文中研究指明轴流泵具有提水量大、适用扬程低和结构相对简单等优点,被广泛应用于广大平原和低洼地区跨流域调水、灌溉、排涝和市政工程的低扬程泵站中。在进行轴流泵设计时,通常假定叶轮进口水流无旋,但由于受到现场安装和运行条件的限制,大部分泵站的轴流泵进口都存在进水漩涡。由于进水漩涡在进入叶轮前就已经产生,不仅会引起叶轮进口流态紊乱,使泵装置效率下降、噪声增加,严重时还可能吸入气体,甚至造成机组不能运行。因此,消除或减轻进水漩涡对轴流泵的危害,有利于实现泵机组安全、稳定和高效运行的设计目标,而继续研究进水漩涡与轴流泵之间的相互作用关系是消除进水漩涡所带来危害的必要前提。为了研究进水漩涡在轴流泵内部的传播和演化过程,揭示进水漩涡与高速旋转叶轮内流场之间的干涉规律,建立起进水流态与轴流泵装置性能之间的联系,本论文采用理论分析、模型试验和数值模拟相结合研究方法,对轴流泵及泵装置在有、无进水漩涡条件下的流动现象及水力特性进行研究。通过能量试验得到进水漩涡对轴流泵及泵装置外特性的定量影响,采用高速摄像机追踪记录了进水漩涡在叶轮进口的行进和演变过程,借助非接触式的LDV流场测试技术对比分析了进水漩涡对流场的扰动情况;最后通过数值模拟研究了进水漩涡条件下的轴流泵及泵装置内部三维非定常流动特性,对比分析了不同涡识别准则在旋转叶轮内的适用性。获得的主要成果如下:1.阐明了轴流泵叶轮进口流态均匀的重要性,检验并修正了进水流态评价标准。以带有肘形进水流道的立式泵装置和带有竖井进水流道的卧式泵装置为研究对象,分别将相同尺寸的进水流道剖分成三种不同尺度的网格,并检验叶轮进口的轴向流速分布均匀度、速度加权平均角和进水流道水力损失等常用评价指标对网格尺度的依赖性。结果表明,当前常用的轴向流速分布均匀度公式对网格依赖性强,修正后的公式极大地降低了对网格尺度的依赖;进水流道网格尺度会影响叶轮叶片头部的压力分布;在工程应用中的进水流道也应该剖分足够细密的网格以更准确的反映细部流动。2.提出在叶轮进口安装漩涡发生器来产生可以相对稳定进入叶轮的进水漩涡,并进行了有、无进水漩涡条件下的轴流泵能量特性试验和叶轮进口及叶轮内的流速场测试试验,通过高速摄像机记录了不同工况和不同时刻进水漩涡在叶轮进口的形态及演变过程。轴流泵模型试验结果表明,安装漩涡发生器后的外特性曲线相对于安装前均整体向下偏移,相同尺寸的漩涡发生器会使较高转速时轴流泵的能量性能下降更严重。漩涡发生器可以在叶轮进口诱导产生扰乱流场的进水漩涡,进水漩涡可以较稳定地进入叶轮。漩涡发生器对流场的扰动能力与流量工况密切相关,流量越小,对流场的扰动越弱;但小流量的进口回流与漩涡发生器的扰动会相互作用,在不同的位置,诱导漩涡既有可能抑制回流,也有可能促进回流。不同转速时,进水漩涡附近的水流不符合相似律。3.开展了有、无进水漩涡条件下轴流泵内部三维流动定常和非定常的数值模拟,补充了模型试验研究进水漩涡在叶轮内演变的不足。数值模拟结果表明,由漩涡发生器产生的进水漩涡与进水池中附底涡在形态和压力梯度分布特点上均具有较好的相似性,通过在叶轮进口安装漩涡发生器来研究进水漩涡与轴流泵叶轮的相互作用关系是可行的。Q准则和Liutex准则在叶轮内的涡识别结果十分接近,由Q准则得到的涡形态更光滑、平顺,但对阈值的变化不敏感,而Liutex准则可以减少叶片表面处的剪切污染,还可以同时识别到强涡和弱涡。进水漩涡进入叶轮后迅速被旋转的叶片切断,且切断后的漩涡强度逐渐减弱;进水漩涡与叶轮相互干涉,当监测点处的进水漩涡速度方向与主流运动方向一致时,对该点处的水流有促进作用,当监测点处的诱导进水漩涡速度方向与主流运动方向相反时,对该点处的水流有抑制作用。数值模拟结果的准确性得到了模型试验外特性和内流场的双重验证。4.分析了进水漩涡对轴流泵装置整体性能及各过流部件水力性能的影响,建立了进水流态与泵装置整体性能之间的联系。通过轴流泵装置模型试验外特性结果和压力脉动试验结果分别验证了数值模拟定常计算和非常计算结果的可靠性。通过改变漩涡发生器径向尺寸,诱导产生不同强度的进水漩涡,从而改变叶轮进口流场的紊乱程度。泵装置外特性受进水流态的影响明显,进水流态越差,相应的泵装置性能下降越严重,并且流量越大,进水流态对泵装置性能的影响越显着;进水漩涡诱导的压力脉动主要为低频,且存在与叶轮频率相同的脉动成分,表明进水漩涡与叶轮旋转作用相互干扰。
薛翔[5]（2020）在《离心压缩机小流量工况下非稳定流动判定与发展特性研究》文中指出离心压缩机凭借其特有的结构形式和气动特性,不断拓展着应用领域。在实际应用中,压缩机往往会面临复杂多变、甚至严苛的工作环境。特别是在小流量工况下,离心压缩机内部会出现失速与喘振等典型的非稳定流动结构,这严重影响着整机的性能和稳定运行范围,还有可能造成破坏性的事故。为了有效地预防由非稳定流动引起的性能降低和严重事故,迫切需要预判压缩机内各类非稳定流动结构的生成条件,并全面掌握其发展特性,从而可以更有针对性地稳定压缩机内部流动结构。但由于离心压缩机内部是复杂的三维旋转流动,相关研究一直存在着较高难度,尤其是针对高转速、高压比压缩机的情况。在压缩机实际运行中动态监控这些非稳定流动的产生与发展,需要更有效的测试分析手段和更快速的实时数据储存,同时对于压缩机内非稳定流动的判定和识别方法也亟待建立可靠的准则。本文的研究工作是由国家自然基金项目“具有背压调节的离心压缩系统动态特性与流动扩稳机理研究”资助。以一台高转速、高压比离心压缩机作为研究对象,主要采用多点位动态压力高速采集的实验方法,结合多叶片通道的非定常数值模拟技术,以及基于动态实验数据和非定常数值模拟结果的理论分析,旨在更全面地掌握离心压缩机内非稳定流动的特性,从而揭示不同运行条件下非稳定流动的诱因与发展特性,进一步建立针对离心压缩机内部非稳定流动的判定和特征识别方法,并应用于离心压缩机的流动非稳定性评估。论文的研究工作主要是从动态数据实时采集、多位置数据分析、稳定性理论推导、非稳定流动判定和非定常数值模拟等多个部分展开。各部分的主要研究内容如下所述:首先,基于已有的离心压缩机内非稳定流动的相关研究成果,以及该领域内研究者使用过的研究方法,提出了针对于本课题的研究方案。主要借助于动态压力的多点高速、同步采集方法,动态获取了高转速、高压比离心压缩机非稳定运行工况下的叶顶间隙压力场信息。动态压力测试作为本研究的核心,测试过程包括离心式压缩机从设计工况直至深度喘振的全工况范围,捕捉到了不同的典型非稳定流动现象。而随着压缩机运行参数和结构参数的改变,小流量工况下非稳定流动的形式与动态特性也发生着相应的变化,其相对应的动态实验数据能对已有的相关实验研究起到很好的补充作用,也是针对相应非稳定流动特性分析和指标提取的数据基础。其次,基于这些大量的实验数据,从时域和频域等多个角度出发,重点关注于不同情况下出现的非稳定流动现象的特征提取,对如何判定失速和喘振这两种典型非稳定流动现象进行了详细的特性分析和讨论。考察了像转速、扩压器形式等多种不同因素对于失稳初始位置和发展特性的影响。同时,在理论分析方面,结合经典模态失速模型的理论推导,提出了一种利用小波变换判定模态失速和对其特征参数快速提取识别的方法,并通过应用于已公布的典型模态失速动态数据和该实验中捕捉到的模态失速动态数据,对该识别方法的可行性进行了验证,并与已有的相关参数提取方法进行了比对,讨论了其在应用中的相对优势。接下来,考虑到压缩机的实际操作环境,基于非线性系统中的混沌理论提炼出可以有效应用于实际操作环境下的流动非稳定性判定方法及其相应的评估指标,通过不同典型工况下、各个测点动态数据的验证和比较,得到了应用该指标的最佳位置和适用条件,再通过大量实验对其流动非稳定性评估与预判效果进行了检验,并讨论了该指标的特性与实际应用中存在的优势。进一步,作为实验研究和理论分析的补充,从实验原始模型中提炼出了多通道计算模型进行非定常数值模拟,使用非定常数值模拟与动态模式分解的方法,对离心压缩机内部流动失稳前后的流动情况进行了细致分析,利用动态模式分解的方法得到了近失速工况条件下不同特殊频率对应的非稳定流动形式。通过与实验结果的对照,验证了该数值计算的有效性,也补充解释了实验中特征动态信号对应的不同非稳定流动结构的产生和发展规律。最后,结合本文全部动态实验研究、理论分析和非定常数值模拟结果,从多个角度讨论了高转速、高压比下离心压缩机内不同类型非稳定流动的产生与发展规律。基于不同流动失稳现象的判定准则和特征分析,展开了全面总结,并围绕本文所提出的非稳定流动识别方法以及流动非稳定性评估指标展开了实用性讨论。
屈骁[6]（2020）在《超高负荷低压涡轮端区非定常流动机理及新型调控方法研究》文中进行了进一步梳理低压涡轮高负荷设计是减轻低压涡轮部件重量,提升军用发动机推重比、民用发动机经济性的有效途径之一。然而叶片负荷的提高势必会增大端区横向压差,增强二次流、加剧损失。尤其是Zweifel数1.4以上的超高负荷低压涡轮,其内部存在异常严重的流动分离现象,极大地限制了超高负荷叶片在低压涡轮设计中的应用。本文针对高性能航空发动机设计中这一重要技术瓶颈,围绕低压涡轮端区非定常流动机理及流动损失控制等问题,以具有尾迹扫掠模拟功能的低速大尺寸叶栅风洞为实验载体,采用实验和数值计算相结合的研究方法,深入细致地开展了以下4方面的研究工作:（1）典型低压涡轮内部端区二次流的演化机制:以典型常规负荷低压涡轮叶片为研究对象,采用实验测试为主,数值计算为辅的研究方法,重点分析了低压涡轮内部端区二次流的非定常演化机制,掌握了上游尾迹对端区二次流、叶片附面层以及相关损失的影响规律,详细探讨了来流雷诺数、端壁边界层厚度对端区二次流的影响机理,并尝试利用上游尾迹扫掠抑制端区二次流的发展。研究发现:上游尾迹可以改善叶栅前缘攻角特性,降低叶片前端负荷,尾迹中的正负涡团与轮毂通道涡相互作用交替进行,二次湍动能在整个周期内的时均值降低,削弱了端区二次流的强度。（2）上游尾迹扫掠下低压涡轮端区二次流非定常时空演化机制及建立端区涡系结构模型:在典型低压涡轮叶片的基础上发展了两套不同负荷分布的超高负荷低压涡轮叶片（Zw=1.58）,重点分析了上游尾迹与超高负荷低压涡轮端区二次流的相互作用机理,在定常和非定常气动环境下获得了来流雷诺数、尾迹扫掠频率和叶片负荷分布对端区二次流特性及其损失发展的影响规律。在此基础上,通过凝练总结定常和非定常工况下端区复杂涡系结构的迁移规律,完善并建立了超高负荷低压涡轮端区定常和非定常涡系结构模型,进一步深化对超高负荷低压涡轮端区二次流形成和发展过程的认识。（3）上游尾迹与非轴对称端壁对端区二次流耦合控制机理研究:非轴对称端壁的设计优化需要考虑上游非定常效应的影响,否则定常工况下设计的非轴对称端壁应用在真实涡轮环境下很可能出现负面效应。以尾迹周期性扫掠下低压涡轮端区二次流发展演化规律为出发点,优化非轴对称端壁几何结构参数,在非定常尾迹扫掠下揭示非轴对称端壁对端区二次流及其涡系结构影响机理;在此基础上,进一步提升叶片负荷,在定常和非定常工况下,对比光滑壁面和非轴对称端壁作用下的超高负荷低压涡轮端区涡系结构的流场变化;初步建立上游尾迹与非轴对称端壁的耦合机制,结果表明,上游尾迹耦合非轴对称端壁较大限度地进一步抑制低压涡轮端区流动分离。（4）激振器射流与端壁抽吸对附面层和二次流的综合调控机制研究:将机理性研究成果应用到低压涡轮流动控制当中,探索了超高负荷低压涡轮端区流动损失的新型控制方法。针对低雷诺数下超高负荷后加载叶片吸力面出现开式大分离的问题,采用大涡模拟的计算方法,开展了脉冲射流式涡激振器对超高负荷低压涡轮附面层的调控机制研究;随后详细分析了尾迹扫掠下端壁边界层抽吸对超高负荷低压涡轮端区二次流的控制机理;最后探讨了射流式涡激振器和端壁边界层抽吸对吸力面附面层和端区二次流的综合调控机制,实现吸力面射流与端壁边界层抽吸流量的平衡,达到削弱二次流、抑制吸力面分离泡的目的,使超高负荷低压涡轮气动损失减小约66.8%,显着提升了低压涡轮部件的气动性能,为超高负荷低压涡轮内部流动损失的综合调控提供了一个新的思路。
吴蔚[7]（2020）在《带无叶扩压器的高速离心压气机非稳定特征分析》文中提出以失速和喘振为代表的不稳定流动会直接影响离心压气机的工作范围,甚至引发严重的事故,对于高转速的离心压气机,其内部的不稳定流动更加复杂。研究和掌握非稳定流动的特征,准确识别不稳定流动的时空特性,对于提高离心压气机运行的安全性和可靠性具有重要意义。以一台带无叶扩压器的高速离心压气机为研究对象,结合动态测试和数值模拟的方法研究小流量下的非稳定特性,主要的研究内容和成果如下:1.参与搭建了高速离心压气机实验台,布置Kulite动态压力传感器并使用NI-9215采集卡实现了动态压力测量。2.测试获得了高速离心压气机在四个不同转速下的气动性能,并利用动态压力测试技术测量得到了各转速下从稳定到非稳定流量工况的动态压力信号,捕捉到了压气机进喘的全过程。3.结合性能曲线,对动态压力信号进行相似分形维数分析,发现信号具有分形维数和多重分形特征。计算了相关积分,发现叶轮出口的相关积分值随流量下降而减小,接近失稳时变化幅度最为剧烈。4.分别采用经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）和时空本征模态分解（Spatiotemporal Intrinsic Mode Decomposition,STIMD）方法对压气失稳过程中叶轮出口的动态压力数据进行分析,得到了多个本征模态函数,对比发现STIMD方法能改善EMD存在的虚假分量和模态混叠问题。使用STIMD方法捕捉到了离心压气机进喘过程中的失速和喘振先兆现象。5.采用非定常数值计算方法对二维无叶扩压器的内部流场进行了数值模拟,得到不同入口流动角下的收敛和发散过程,并对计算过程中的非定常流场进行动力模态分解（Dynamic Mode Decomposition,DMD）和本征正交分解（Proper Orthogonal Decomposition,POD）,直观地揭示了扩压器内部扰动的发展或抑制过程。6.采用单通道模型对带无叶扩压器的离心压气机进行了定常数值计算,获得不同旋转速度下的气动性能曲线,并与实验结果进行比较。7.采用全通道模型对带无叶扩压器的离心压气机进行了非定常计算,获得了设计转速下的性能曲线,与实验结果吻合较好。从流场中可以观察到在小流量下低速流体团的演化过程,其频率也与实验结果接近。对非定常流场进行DMD分析,得到了不同频率的流动模态信息。
李春[8]（2020）在《超声速横向气流中液体射流表面波及射流破碎机理研究》文中研究说明超燃冲压发动机中液态燃料的雾化及混合性能对发动机性能有决定性作用。液态燃料垂直喷入超声速气流中的变形、破碎及雾化特性的研究是建立燃料分布模型的基础。本文采用高速激光阴影、显微成像系统及相位多普勒分析仪（Phase Doppler Anemomitry,PDA）着重研究了液体射流近场的流场结构、射流轨迹、表面波特征及液滴空间分布,建立了射流轨迹模型,揭示了表面波产生及发展机理。采用VOF（Volume of Fluid）方法获得了近场气液两相流场的空间分布特征,研究了近场气相流场结构及其对液滴的输运特征及机理。采用高速激光阴影方法捕捉了近场激波结构,发现了弓形激波后的二次激波结构。近场液柱迎风面大尺度喷雾结构与弓形激波后局部超声速气流相互作用,周期性的产生二次激波结构。二次激波后形成局部高压亚声速区,且气流的纵向分量增加,使喷雾迎风面产生大尺度非定常脉动。不同工况下近场局部流场具有相似的二次激波结构,液气动量比增大、射流出口湍流增强,近场气液相互作用相似性减弱。采用显微成像方法获得了高分辨率近场射流瞬态图像。喷孔出口射流表面存在振幅约为射流直径5%的小尺度扰动,初始扰动的幅值与射流直径、喷嘴长径比、液气动量比无关。射流表面波振幅沿纵向不断增长,其纵向增长可分为两个区:增长速度基本为零的准稳定区（y/d<1）和振幅迅速增长的快速增长区（y/d>1）。射流在气动加速作用下沿流向弯曲,射流表面波主要产生于射流弯曲位置后。表面波波长沿射流方向不断增长,表面波峰谷之间的压力、气流速度差异最终导致液柱的断裂。喷孔直径、喷注压降增大,液柱惯性增强,射流表面波的增长受到抑制。喷孔长径比增大,喷孔出口射流的湍流增强,射流的初始扰动增强导致射流的表面破碎增强,表面波波长增大。射流近场喷雾横截面呈“W”型分布,近壁面位置的液雾展向宽度大于喷雾核心区,沿流向喷雾横截面不断增大,其展向宽度和纵向高度不断增长。喷雾核心区与喷雾边缘之间的区域液滴索泰尔平均直径SMD较小,喷雾核心区SMD沿流向不断减小。近场液滴纵向速度沿射流方向由负值变为正值,液雾的纵向输运有两种趋势:沿射流方向的正向输运和向壁面方向的逆向输运。射流的展向输运由展向气流主导,壁面附近射流展向分布由展向扩展气流和背风面向内侧收敛气流共同决定,随着射流沿射流方向发展,背风面向内侧气流速度逐渐减小,喷雾的展向分布主要由展向扩展气流决定。射流表面破碎液雾的流向加速迅速,是近壁面液雾的主要组成部分。射流长径比增大,射流出口连续液柱的表面破碎增强,近壁面液雾浓度显着提高,控制喷孔长径比是调节近壁面液雾分布的有效手段。喷孔直径减小,近壁面液雾的初始展向扩展增强,但展向扩展速度仍小于大孔径射流。小孔径射流近场液滴直径大于大孔径射流,采用大喷孔更有利于发动机的燃烧组织。
李一鸣[9]（2019）在《音速喷嘴凝结流场与热效应管壁温度场研究》文中认为音速喷嘴是最常用的气体流量传感器之一,目前已应用到微小流量测量领域。由于其质量流量易受结构尺度、加工精度、雷诺数、壁面传热和介质湿度等多种因素影响,现在仍有很多问题值得探索。本文针对音速喷嘴内气体膨胀降温引起的水蒸汽“凝结”和流固耦合“热效应”现象,研究了凝结流场和热效应管壁温度场特性,主要工作和成果如下:针对凝结流场,建立了湿空气非平衡凝结k-ε粘性数值模型,并通过凝结定常流场时均压力分布的实验结果验证了数值模型的准确性。针对凝结定常流动特性,发现随着入口湿度、温度和载气压力的增加,凝结位置向上游移动;湿度和温度的增加以及载气压力的减小都会造成凝结相对强度的增大。凝结相变熵产在凝结起始位置处具有最大值,粘性损失和传热熵产则主要分布于边界层处。然后研究了凝结非定常自激振荡特性。为了满足高频压力脉动信号的测量需求,利用B-T（Bergh-Tijdeman）模型对微型压力探头-传感系统结构进行优化,改善其频响特性。在不同入口条件下,结合实验和仿真结果,分析了凝结非定常自激振荡的压力脉动频率和幅值的变化规律,并得到了无量纲脉动频率的半经验公式,其平均误差降低到5.51%。最后基于连续小波变换对压力脉动信号的非平稳特性做了进一步探究。针对热效应管壁温度场,首先提出了一种基于克里金插值和导热微分方程的管壁温度场重建算法。验证结果表明,该方法在保证精度的同时可以有效解决克里金二维插值中的“牛眼”以及等温线不平滑的问题。然后搭建了基于DSP（digital signal processor）的音速喷嘴瞬态温度场重建及可视化系统,通过实验采集并重建了三种喉径的音速喷嘴在不同压力条件下的管壁温度场云图。实验发现,入口压力的降低和喷嘴喉径的减小均会使管壁最低温度点向喷嘴上游移动。此外,对于同一只喷嘴,其瞬态管壁温度随时间逐渐降低,并且最低温度点降速最快,但其位置几乎不变。上述分布特征与流场的激波位置密切相关。
郑覃[10]（2019）在《扩压叶栅前缘结状凸起流动机理研究》文中研究表明扩压叶栅流动分离是压气机内部典型的流动现象,采用恰当合理的方式对其进行有效的控制,是改善压气机性能、拓宽压气机工作范围的有效途径。前缘结状凸起的仿生应用受到座头鲸鳍状肢水动力特性方面研究的启发,是一种大有潜力的被动流动控制技术,但在扩压叶栅中的作用效果和流动机理仍缺乏系统、深入的研究。为此,本文基于可控扩散叶型,构建了不考虑端壁效应的“无限长”扩压叶栅和考虑端壁效应的平面叶栅,以数值模拟为主、试验测量为辅开展研究,阐明了前缘结状凸起在扩压叶栅中的流动机理,为凸起在扩压叶栅中的工程应用奠定了基础。本文主要结论如下:（1）凸起关键几何参数、叶栅稠度以及雷诺数对前缘结状凸起作用效果的影响规律如下:凸起在设计攻角工况下叶栅性能改善不明显,在大攻角工况下有利于大幅降低损失,且小波长（4%叶片弦长）和大波幅（3%中弧线长）的凸起作用效果更好,损失降幅达20%。随着稠度增加,由于叶栅抵抗分离能力增强,凸起在更大正攻角工况下开始起作用。随着来流雷诺数增加,由于叶栅流动分离程度更低,凸起最佳作用效果对应的攻角增大。（2）应用涡量输运分析方法,阐明了凸起诱导的对转旋涡产生机理:由速度梯度引起的旋涡变形是对转旋涡的形成原因,其中,波峰后的对转旋涡主要由周向涡量的轴向弯曲与轴向涡量的伸缩引起,波谷后的对转旋涡主要由径向涡量的轴向弯曲引起。（3）对于高负荷、高马赫数扩压叶栅而言,前缘结状凸起诱导产生的对转旋涡具有高频非定常脉动,在大攻角工况下,对转旋涡沿流向发展的过程中向附面层低能流体注入动量,有效延缓流动分离,大幅削弱旋涡脱落运动,最终提高叶栅性能。（4）具有均匀前缘结状凸起的改型叶栅,在大正攻角工况下存在较明显的径向非周期性流动,它由凸起引起的气流扰动和流场固有的动力学不稳定性共同造成。（5）三维扩压叶栅中,在大正攻角工况下,凸起诱导的对转旋涡向扩展至前缘的吸力面分离涡注入动量,使分离区得到大幅缩减,具有明显的降低损失的效果,较小的波长和较大的径向处理范围有利于提高作用效果。
二、Numerical Investigation of Dynamic Effects on Unsteady Flow Measurements Using a Two-Dimensional Probe（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、Numerical Investigation of Dynamic Effects on Unsteady Flow Measurements Using a Two-Dimensional Probe（论文提纲范文）
（1）绕椭球的低速流动研究（论文提纲范文）
| 1引言 |
| 2参数与坐标系定义 |
| 3实验和理论研究 |
| 3.1椭球绕流场分离的定性描述 |
| 3.2椭球绕流场分离的定量研究 |
| 3.3椭球绕流场分离的辨识 |
| 3.4椭球绕流场分离的拓扑研究 |
| 3.5分离对气动力的影响 |
| 3.6分离产生的噪声 |
| 3.7转捩带的影响 |
| 3.8分离后旋涡的演化过程 |
| 3.9非定常机动实验 |
| 3.10尾部支撑对流动的影响 |
| 3.11突起物对流动的影响 |
| 4数值模拟研究 |
| 4.1欧拉方程及渐近理论 |
| 4.2三维边界层方程 |
| 4.3简化的N-S方程及层流 |
| 4.4 RANS |
| 4.5 RSM |
| 4.6 LES |
| 4.7 LES/RANS混合方法 |
| 4.8 DNS |
| 4.9非定常机动过程的模拟 |
| 5椭球绕流场转捩的研究 |
| 6结论和展望 |
（2）VIGV离心压缩机级的非定常气动实验与数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 可调进口导叶及非定常测试研究现状 |
| 1.2.1 可调进口导叶及研究现状 |
| 1.2.2 叶轮机械非定常测试技术及研究现状 |
| 1.2.3 目前存在的问题 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 实验测量与数值计算平台 |
| 2.1 研究对象 |
| 2.2 实验平台的设计搭建 |
| 2.2.1 实验模型缩尺 |
| 2.2.2 试验台设计及搭建 |
| 2.2.3 定常测试系统 |
| 2.2.4 高频动态测试系统 |
| 2.3 数值计算平台的搭建 |
| 2.3.1 计算模型 |
| 2.3.2 数值模拟软件介绍 |
| 2.3.3 流体动力学控制方程组 |
| 2.3.4 湍流模型方程 |
| 2.3.5 计算网格划分及前处理 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 VIGV离心压缩机级实验方案及测量方法论证 |
| 3.1 实验测试主要目的及内容 |
| 3.2 实验方案与测点布置 |
| 3.2.1 实验测量方案 |
| 3.2.2 测量截面及测点布置 |
| 3.4 实验数据处理方法 |
| 3.5 非定常测量方法准确性论证及动态标定 |
| 3.5.1 非定常信号采集传递过程 |
| 3.5.2 动态标定详细定义及意义 |
| 3.5.3 本文探针动态标定结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 VIGV离心压缩机级气动实验结果及分析 |
| 4.1 定常测量结果及分析 |
| 4.1.1 栅前流场检测 |
| 4.1.2 栅后流场测量结果 |
| 4.1.3 叶轮出口总压测量及实验工况 |
| 4.2 导叶后非定常测量结果及分析 |
| 4.2.1 相同叶轮转速、不同进口导叶开度非定常测量结果 |
| 4.2.2 相同进口导叶开度、不同叶轮转速的非定常测量结果 |
| 4.3 实验误差分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 VIGV离心压缩机级数值模拟结果及与实验对比 |
| 5.1 缩尺模型与原型压缩机在设计工况下的性能对比 |
| 5.1.1 原型压缩机运行特性 |
| 5.1.2 缩尺前后性能对比 |
| 5.2 离心压缩机级缩尺模型的定常计算结果及与实验对比 |
| 5.2.1 定常计算结果 |
| 5.2.2 定常计算结果与实验的对比 |
| 5.3 离心压缩机缩尺模型的非定常计算结果及与实验对比 |
| 5.3.1 非定常计算结果分析 |
| 5.3.2 非定常计算结果与实验的对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（3）风力机叶片绕流声源识别及其流动特征的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要物理量名称及符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 运动声源识别算法研究 |
| 1.2.2 涡声关联建立的研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 基础理论 |
| 2.1 声源识别算法理论 |
| 2.1.1 球面波波动方程 |
| 2.1.2 波束形成技术 |
| 2.1.3 切比雪夫滤波器 |
| 2.2 气动声学理论 |
| 2.2.1 风轮噪声的度量 |
| 2.2.2 翼型噪声相关概念 |
| 2.2.3 涡声理论 |
| 2.3 空气动力学理论 |
| 2.3.1 湍流的形成及特征 |
| 2.3.2 湍流运动方程 |
| 2.3.3 流动的涡描述 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 声源识别算法设计及验证 |
| 3.1 声源识别算法设计 |
| 3.2 算法验证实验 |
| 3.2.1 实验设备 |
| 3.2.2 实验方案 |
| 3.2.3 实验结果分析 |
| 3.3 延时相位算法修正 |
| 3.4 声源定位分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 风力机叶片绕流声源识别实验研究 |
| 4.1 实验设备 |
| 4.1.1 风洞 |
| 4.1.2 风力机 |
| 4.1.3 风速仪 |
| 4.1.4 风力机性能测试系统 |
| 4.2 实验方案 |
| 4.2.1 风力机安装 |
| 4.2.2 相位标定调整 |
| 4.2.3 实验工况调节 |
| 4.3 实验结果分析 |
| 4.3.1 风力机叶片绕流声源追踪分析 |
| 4.3.2 风力机叶片绕流声源定位分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 风力机叶片绕流声源区域流动特征实验研究 |
| 5.1 实验设备 |
| 5.1.1 机箱与A/D板 |
| 5.1.2 热线探针 |
| 5.1.3 速度标定器 |
| 5.1.4 探针控制坐标架 |
| 5.2 实验方案 |
| 5.2.1 热线标定 |
| 5.2.2 设备连接 |
| 5.2.3 测点设计 |
| 5.2.4 测试过程 |
| 5.3 实验结果分析 |
| 5.3.1 实验误差分析 |
| 5.3.2 来流品质分析 |
| 5.3.3 速度场特征分析 |
| 5.3.4 雷诺应力分析 |
| 5.3.5 脉动速度均方根分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 风力机叶片绕流声源发声机理分析 |
| 6.1 频率关联 |
| 6.2 位置关联 |
| 6.3 能量关联 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果 |
| 个人简历 |
（4）进水漩涡对轴流泵及泵装置性能的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究进展 |
| 1.2.1 漩涡机理研究 |
| 1.2.2 漩涡条件下旋转机械性能研究 |
| 1.2.3 进水漩涡及消涡措施研究 |
| 1.2.4 水泵内流场测试研究 |
| 1.2.5 漩涡发生器及其诱导漩涡研究 |
| 1.3 研究问题的提出 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 轴流泵叶轮进口的流态评价 |
| 2.1 进水流态均匀的重要性分析 |
| 2.2 进水流态控制 |
| 2.3 进水流态评价与修正 |
| 2.4 工程应用验证 |
| 2.4.1 研究对象介绍 |
| 2.4.2 数值计算方法 |
| 2.4.3 模型试验验证 |
| 2.4.4 数值模拟与模型试验结果对比 |
| 2.4.5 立式轴流泵装置中的进水流态评价验证 |
| 2.4.6 卧式轴流泵装置中的进水流态评价验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 进水漩涡对轴流泵性能影响的试验研究 |
| 3.1 泵段试验系统介绍 |
| 3.2 漩涡发生器介绍 |
| 3.2.1 安装漩涡发生器的原因 |
| 3.2.2 漩涡发生器尺寸 |
| 3.3 漩涡入流能量特性试验 |
| 3.3.1 能量特性试验仪器介绍 |
| 3.3.2 能量特性试验方法及不确定度分析 |
| 3.3.3 能量特性试验结果分析 |
| 3.4 漩涡入流高速摄像试验 |
| 3.4.1 高速摄像设备介绍 |
| 3.4.2 高速摄像试验方案设计 |
| 3.4.3 高速摄像试验结果分析 |
| 3.5 漩涡入流LDV试验 |
| 3.5.1 LDV测试原理 |
| 3.5.2 LDV测试系统介绍 |
| 3.5.3 LDV测试参数设置 |
| 3.5.4 LDV测试精度 |
| 3.5.5 LDV测点布置 |
| 3.5.6 LDV测试结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 进水漩涡对轴流泵性能影响的数值模拟研究 |
| 4.1 研究对象及内容 |
| 4.2 数值模拟参数设置 |
| 4.3 数值模拟结果的可靠性验证 |
| 4.3.1 外特性结果的对比验证 |
| 4.3.2 可视化流场结果对比验证 |
| 4.3.3 流速场结果对比验证 |
| 4.4 数值模拟结果分析 |
| 4.4.1 进水漩涡动力特性分析 |
| 4.4.2 涡和涡的识别 |
| 4.4.3 进水漩涡随叶轮旋转的形态变化分析 |
| 4.4.4 进水漩涡与叶轮的干涉作用分析 |
| 4.4.5 进水漩涡结构分解 |
| 4.4.6 进水漩涡对流场的扰动分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 进水漩涡对轴流泵装置性能的影响研究 |
| 5.1 轴流泵装置介绍 |
| 5.2 数值模拟计算设置 |
| 5.2.1 网格剖分 |
| 5.2.2 数值模拟参数设置 |
| 5.2.3 数值模拟可靠性验证 |
| 5.3 诱导进水漩涡对轴流泵装置的影响分析 |
| 5.3.1 进水流态对泵装置性能的影响分析 |
| 5.3.2 诱导进水漩涡对各过流部件的影响分析 |
| 5.3.3 进水漩涡诱导的压力脉动分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.1.1 主要成果 |
| 6.1.2 创新点 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（5）离心压缩机小流量工况下非稳定流动判定与发展特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 小流量下离心压缩机应用拓展面临的挑战 |
| 1.2 典型非稳定流动现象的研究进展 |
| 1.2.1 失速与喘振理论的发展 |
| 1.2.2 非稳定流动结构特性 |
| 1.2.3 流场参数的动态测试手段 |
| 1.2.4 非稳定流动的数值模拟技术 |
| 1.3 压缩机内非稳定流动的特性研究与应用 |
| 1.3.1 非稳定流动现象的判定 |
| 1.3.2 流动非稳定性的评估 |
| 1.3.3 压缩机扩稳技术的发展 |
| 1.4 本文的主要研究内容与目标 |
| 第二章 离心压缩机内非稳定流动的研究方法与理论基础 |
| 2.1 实验研究方法 |
| 2.1.1 离心压缩机性能测试 |
| 2.1.2 气动参数动态测量与数据采集 |
| 2.1.3 动态数据分析的常用手段 |
| 2.1.4 研究方法准确性检验与应用分析 |
| 2.2 数值计算方法 |
| 2.2.1 流动控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型的选取 |
| 2.2.3 边界条件与收敛准则设定 |
| 2.3 递归定量分析方法 |
| 2.4 动态模式分解方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 离心压缩机内非稳定流动的实验研究 |
| 3.1 实验离心压缩机的特性参数 |
| 3.2 离心压缩机性能测试结果 |
| 3.3 动态测试结果 |
| 3.3.1 动态数据预处理 |
| 3.3.2 两种典型喘振模式的判定 |
| 3.3.3 轻度喘振期间的动态数据 |
| 3.3.4 深度喘振期间的动态数据 |
| 3.3.5 喘振前的旋转失速信号判定 |
| 3.4 实验数据分析与特征讨论 |
| 3.4.1 流道沿程动态压力波动变化 |
| 3.4.2 不同扩压器叶片安装角下的动态压力特征 |
| 3.4.3 匹配无叶扩压器时的动态压力特征 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 离心压缩机内模态失速的判定与特征参数识别 |
| 4.1 经典模态失速模型理论的推导 |
| 4.2 模态失速特征参数的新识别方法 |
| 4.3 模态失速特征参数新识别方法的应用 |
| 4.3.1 典型模态失速信号中的特征提取 |
| 4.3.2 离心压缩机内模态失速的判定与特征分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 离心压缩机内流动非稳定性的判定与评估 |
| 5.1 离心压缩机内失速与喘振的判定 |
| 5.2 流动非稳定性评估指标的建立与检验 |
| 5.2.1 混沌递归特性中的确定性指标提取 |
| 5.2.2 指标在流动非稳定性分析中的实用性检验 |
| 5.3 离心压缩机内非稳定流动的指标量值与评估分析 |
| 5.4 指标对流动非稳定性评估与预测效果的检验 |
| 5.5 指标的应用优势与适用条件讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 离心压缩机内非稳定流动的数值模拟 |
| 6.1 数值计算模型与条件设置 |
| 6.1.1 多通道数值计算模型的构建 |
| 6.1.2 计算参数与边界条件的设定 |
| 6.2 数值模拟结果与非稳定流动分析 |
| 6.2.1 与实验结果的对比 |
| 6.2.2 非稳定流动结构的数值分析 |
| 6.3 动态模式分解结果与非稳定流动诱因讨论 |
| 6.4 非稳定流动的发展特性讨论 |
| 6.4.1 匹配无叶扩压器时非稳定流动的发展特性 |
| 6.4.2 有叶扩压器中叶片安装角度的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 研究成果总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的学术成果 |
（6）超高负荷低压涡轮端区非定常流动机理及新型调控方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 低压涡轮内部复杂流动的分类 |
| 1.2.1 附面层流动 |
| 1.2.2 叶冠泄漏流 |
| 1.2.3 端区二次流 |
| 1.3 端区二次流的影响因素概述 |
| 1.3.1 雷诺数的影响 |
| 1.3.2 端区边界层的影响 |
| 1.3.3 叶片负荷的影响 |
| 1.4 上游尾迹的非定常效应研究 |
| 1.4.1 上游尾迹与叶片附面层的耦合效应 |
| 1.4.2 上游尾迹与端区二次流的耦合效应 |
| 1.5 端区流动控制技术的研究进展 |
| 1.5.1 被动控制技术 |
| 1.5.2 主动控制技术 |
| 1.5.3 端区流动控制技术的研究小结 |
| 1.6 本文的研究目标和内容 |
| 1.6.1 研究目标 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 1.6.3 论文组织结构 |
| 第二章 实验设备及实验方法 |
| 2.1 低速大尺寸叶栅风洞 |
| 2.1.1 叶栅风洞总体结构 |
| 2.1.2 实验段和研究对象介绍 |
| 2.1.3 流场品质测量 |
| 2.2 测试设备介绍 |
| 2.2.1 压力测试设备 |
| 2.2.2 恒温热线风速仪 |
| 2.2.3 位移机构及控制器 |
| 2.2.4 数据采集系统 |
| 2.3 标定风洞介绍 |
| 2.4 尾迹模拟装置 |
| 2.5 实验数据处理 |
| 2.6 实验误差分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 数值计算方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 雷诺时均(RANS)方法 |
| 3.2.1 湍流及转捩模型 |
| 3.2.2 SST湍流模型 |
| 3.2.3 Gamma-Theta转捩模型 |
| 3.3 大涡模拟(LES)方法 |
| 3.3.1 过滤函数 |
| 3.3.2 亚格子应力模型 |
| 3.4 数值方法校核 |
| 3.4.1 数值误差分析 |
| 3.4.2 实验结果验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 典型低压涡轮内部端区二次流的演化机制 |
| 4.1 研究模型 |
| 4.2 尾迹扫掠下低压涡轮内部非定常流场演化特性的实验研究 |
| 4.2.1 尾迹扫掠下叶片二维气动特性的演化特征 |
| 4.2.2 尾迹扫掠下端区涡系结构的演化特征 |
| 4.3 上游尾迹与端区二次流的相互作用机理 |
| 4.4 尾迹扫掠下边界层厚度对端区二次流的影响机制 |
| 4.4.1 定常来流下边界层厚度对端区二次流的影响机理 |
| 4.4.2 尾迹扫掠下端区二次流的演化机制 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 上游尾迹与超高负荷低压涡轮端区二次流的耦合机理 |
| 5.1 研究模型 |
| 5.2 尾迹扫掠下超高负荷低压涡轮端区非定常流动机理 |
| 5.2.1 上游尾迹对叶型损失影响的实验研究 |
| 5.2.2 上游尾迹对端区二次流影响的实验研究 |
| 5.2.3 上游尾迹与端区二次流的干涉机理 |
| 5.3 叶片负荷分布对超高负荷低压涡轮端区二次流的影响机理 |
| 5.3.1 负荷分布对吸力面分离泡影响的实验研究 |
| 5.3.2 负荷分布对叶型损失影响的实验研究 |
| 5.3.3 负荷分布对端区二次流影响的实验研究 |
| 5.3.4 尾迹扫掠下叶片负荷分布对端区二次流的影响机理 |
| 5.4 尾迹扫掠频率对超高负荷低压涡轮端区二次流的影响机理 |
| 5.4.1 尾迹扫掠频率对吸力面分离泡影响的实验研究 |
| 5.4.2 尾迹扫掠频率对叶型损失影响的实验研究 |
| 5.4.3 尾迹扫掠频率对端区二次流影响的实验研究 |
| 5.4.4 不同尾迹扫掠频率下端区二次流的演化机理 |
| 5.5 超高负荷低压涡轮端区涡系结构模型构建 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 低雷诺数下端区二次流的新型调控方法与机理探索 |
| 6.1 上游尾迹与非轴对称端壁对端区二次流的耦合调控机制 |
| 6.1.1 非轴对称端壁的造型设计 |
| 6.1.2 定常来流下非轴对称端壁对端区二次流的影响机理 |
| 6.1.3 尾迹扫掠下非轴对称端壁对端区二次流的影响机理 |
| 6.1.4 上游尾迹与非轴对称端壁耦合调控端区二次流的实验研究 |
| 6.2 尾迹扫掠下端壁边界层抽吸对端区二次流的调控机制 |
| 6.2.1 研究模型 |
| 6.2.2 超高负荷低压涡轮端区涡系结构演化特征 |
| 6.2.3 边界层抽吸位置对端区二次流的影响机理 |
| 6.2.4 边界层抽吸量对端区二次流的影响机理 |
| 6.2.5 上游尾迹与边界层抽吸对端区二次流的耦合调控机制 |
| 6.3 射流式涡激振器对超高负荷低压涡轮附面层特性的调控机制 |
| 6.3.1 研究模型 |
| 6.3.2 射流式涡激振器内部流动分析 |
| 6.3.3 射流式涡激振器对叶片附面层分离与转捩的影响机制 |
| 6.3.4 涡激振器射流与吸力面附面层的相互作用机理 |
| 6.4 射流式涡激振器与端壁边界层抽吸的综合调控机制 |
| 6.4.1 研究模型 |
| 6.4.2 调控效果分析 |
| 6.4.3 调控机制初探 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）带无叶扩压器的高速离心压气机非稳定特征分析（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 压气机非稳定特征的研究现状 |
| 1.2.1 压气机内的非稳定流动现象 |
| 1.2.2 压气机非稳定流动的理论分析 |
| 1.2.3 压气机非稳定流动的实验研究 |
| 1.2.4 压气机非稳定流动的数值研究 |
| 1.3 本文的主要内容 |
| 第二章 实验装置和非线性分析方法 |
| 2.1 高速离心压气机实验装置 |
| 2.1.1 实验台架整体结构 |
| 2.1.2 离心压气机实验件 |
| 2.1.3 动态压力测量系统 |
| 2.2 离心压气机的气动性能测试 |
| 2.2.1 气动性能计算方法 |
| 2.2.2 气动性能测试结果 |
| 2.3 非线性分析方法 |
| 2.3.1 相似分形理论 |
| 2.3.2 相关积分算法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 高速离心压气机流动的非线性分析 |
| 3.1 动态测试结果分析 |
| 3.1.1 动态数据频谱分析 |
| 3.1.2 离心压气机周向的动态特性 |
| 3.1.3 离心压气机径向的动态特性 |
| 3.2 流动非稳定特征的非线性分析 |
| 3.2.1 相似分形维数分析 |
| 3.2.2 相关积分分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 高速离心压气机非稳定流动的时频特征分析 |
| 4.1 模态分解算法 |
| 4.1.1 Hilbert变换与瞬时频率 |
| 4.1.2 本征模态函数 |
| 4.1.3 EMD算法 |
| 4.1.4 STIMD算法的基本原理 |
| 4.1.5 仿真信号验证 |
| 4.2 离心压气机失稳信号分析 |
| 4.2.1 基于EMD的信号分析 |
| 4.2.2 基于STIMD的信号分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 高速离心压气机非稳定流动的数值模拟 |
| 5.1 计算方法 |
| 5.1.1 数值模拟软件 |
| 5.1.2 湍流模型 |
| 5.1.3 模态分解算法 |
| 5.2 单独无叶扩压器数值模拟 |
| 5.2.1 网格划分及边界条件设置 |
| 5.2.2 计算结果 |
| 5.2.3 非定常流场的DMD分析 |
| 5.2.4 非定常流场的POD分析 |
| 5.3 离心压气机单通道定常模拟 |
| 5.3.1 网格划分及边界条件设置 |
| 5.3.2 性能曲线 |
| 5.3.3 流场分析 |
| 5.4 离心压气机设计转速下全通道非定常模拟 |
| 5.4.1 网格划分及边界条件设置 |
| 5.4.2 计算结果 |
| 5.4.3 流场分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本文研究总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（8）超声速横向气流中液体射流表面波及射流破碎机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 吸气式高超声速飞行器发展现状 |
| 1.1.2 超燃冲压发动机关键技术 |
| 1.1.3 本文的研究意义 |
| 1.2 横向气流中液体射流研究现状 |
| 1.2.1 超声速横向气流中液体射流研究 |
| 1.2.2 亚声速横向气流中液体射流研究 |
| 1.2.3 超声速横向气流中液体射流研究的不足 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第二章 实验系统及研究方法 |
| 2.1 实验研究方法 |
| 2.1.1 实验系统及试验件 |
| 2.1.2 光学观测方法 |
| 2.2 数值仿真方法 |
| 2.2.1 气相控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.2.3 两相流模型 |
| 2.2.4 边界条件及初步结果 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 近场流场结构及气液相互作用 |
| 3.1 近场气相流场结构 |
| 3.1.1 近场激波结构 |
| 3.1.2 近场分离区 |
| 3.1.3 纵向流场结构 |
| 3.1.4 展向流场结构 |
| 3.2 二次激波结构及其动态演化规律 |
| 3.2.1 二次激波的相似特征 |
| 3.2.2 二次激波空间分布及局部流场结构 |
| 3.2.3 二次激波的动态演化 |
| 3.3 近场射流与气流相互作用 |
| 3.3.1 分离区脉动特征 |
| 3.3.2 近场大尺度喷雾结构的动态演化 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 近场射流轨迹建模分析 |
| 4.1 近场射流轨迹实验研究 |
| 4.1.1 近场射流瞬态结构 |
| 4.1.2 射流边界提取方法 |
| 4.1.3 近场射流轨迹影响因素 |
| 4.2 近场射流轨迹模型 |
| 4.2.1 近场射流运动的物理模型 |
| 4.2.2 微元受力分析 |
| 4.2.3 射流横截面变形 |
| 4.2.4 气动阻力系数 |
| 4.2.5 射流轨迹模型预测结果 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 射流表面波特征及其发展演化规律 |
| 5.1 射流一次破碎过程 |
| 5.2 表面波振幅的增长规律 |
| 5.2.1 表面波振幅的提取方法 |
| 5.2.2 表面波振幅增长的分区特征 |
| 5.2.3 表面波振幅增长的影响因素 |
| 5.3 表面波波长的空间演化 |
| 5.3.1 喷孔出口射流瞬态结构 |
| 5.3.2 表面波波长的空间演化特征 |
| 5.3.3 表面波波长空间演化的影响因素 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 射流一次破碎物理模型及气液输运机理 |
| 6.1 射流一次破碎物理模型 |
| 6.1.1 射流的纵向变形及液柱破碎 |
| 6.1.2 射流的横截面变形及表面破碎 |
| 6.2 近场液滴空间分布特征 |
| 6.2.1 横截面液滴分布特征 |
| 6.2.2 近壁面液滴分布特征 |
| 6.2.3 喷孔直径对液滴分布的影响 |
| 6.3 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要研究工作与结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（9）音速喷嘴凝结流场与热效应管壁温度场研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 音速喷嘴研究背景及意义 |
| 1.2 音速喷嘴中流动传热研究现状 |
| 1.2.1 水蒸汽跨音速凝结现象 |
| 1.2.2 流固热耦合“热效应” |
| 1.3 本文的研究内容和框架 |
| 1.4 本文创新点 |
| 1.5 本文组织结构 |
| 第2章 音速喷嘴基本理论 |
| 2.1 音速喷嘴计量原理 |
| 2.2 凝结基本原理 |
| 2.3 热效应基本原理 |
| 第3章 凝结定常流动与熵产特性研究 |
| 3.1 凝结实验装置 |
| 3.2 CFD数值模型 |
| 3.3 时均压力分布 |
| 3.4 凝结定常流动中的熵产分布 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 凝结非定常自激振荡特性研究 |
| 4.1 高频响微型压力探头-传感系统设计 |
| 4.1.1 探头-传感系统频响特性 |
| 4.1.2 探头-传感系统典型结构和经典数学模型 |
| 4.1.3 不同结构下数学模型适应性分析 |
| 4.1.4 探头-传感系统结构设计 |
| 4.2 压力信号特征提取 |
| 4.2.1 信号处理方法 |
| 4.2.2 压力脉动信号特征提取与频率半经验公式 |
| 4.2.3 压力信号的非平稳性分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 基于克里金插值的管壁温度场重建算法 |
| 5.1 温度场重建算法原理 |
| 5.2 流固耦合数值模型和算法验证 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 音速喷嘴瞬态温度场重建及可视化 |
| 6.1 音速喷嘴瞬态温度场重建及可视化系统 |
| 6.1.1 系统功能需求分析和整体设计方案 |
| 6.1.2 系统硬件电路设计 |
| 6.1.3 系统控制程序设计 |
| 6.2 音速喷嘴管壁温度场特性分析 |
| 6.2.1 管壁稳态温度分布 |
| 6.2.2 管壁温度瞬态分布 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 存在的问题与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）扩压叶栅前缘结状凸起流动机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号与标记 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 扩压叶栅分离流动的研究进展 |
| 1.2.1 叶栅分离流动特性的研究 |
| 1.2.2 叶栅流动控制技术的研究 |
| 1.3 前缘结状凸起应用的研究进展 |
| 1.3.1 初期探索 |
| 1.3.2 孤立叶片中的试验研究 |
| 1.3.3 孤立叶片中的数值研究 |
| 1.3.4 叶轮机械中的应用研究 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 数值模拟与叶栅试验方法 |
| 2.1 理论基础 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 雷诺平均方法 |
| 2.1.3 涡量方程 |
| 2.2 数值方法验证 |
| 2.2.1 数值模拟软件介绍 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.2.3 叶栅数值结果验证 |
| 2.3 叶栅试验方法 |
| 2.3.1 试验装置 |
| 2.3.2 探针校准 |
| 2.3.3 试验对象和测试方法 |
| 2.3.4 不确定性分析 |
| 2.4 数据分析方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 前缘结状凸起关键几何参数研究 |
| 3.1 前缘结状凸起构型方法和关键设计参数 |
| 3.1.1 前缘结状凸起几何构型 |
| 3.1.2 关键设计参数选取 |
| 3.2 前缘结状凸起网格合理性分析 |
| 3.2.1 计算网格和边界条件 |
| 3.2.2 径向网格点数敏感性分析 |
| 3.3 前缘结状凸起波幅和波长作用效果研究 |
| 3.3.1 波幅和波长对叶栅总体性能的影响 |
| 3.3.2 波长-波幅比与凸起作用效果的相关性 |
| 3.3.3 波幅和波长对气动参数分布的影响 |
| 3.3.4 波幅和波长对流场的影响 |
| 3.4 前缘结状凸起在不同稠度效应下的影响研究 |
| 3.4.1 叶栅总体性能和气动参数径向分布 |
| 3.4.2 叶片表面静压分布 |
| 3.4.3 旋涡损失分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 不同雷诺数下前缘结状凸起流动机理研究 |
| 4.1 雷诺数对叶栅总体性能和气动参数分布的影响 |
| 4.1.1 叶栅总体性能 |
| 4.1.2 损失系数轴向分布 |
| 4.1.3 损失系数径向分布 |
| 4.2 雷诺数对叶栅流场的影响 |
| 4.2.1 叶片表面静压分布 |
| 4.2.2 壁面流动分析 |
| 4.2.3 不同叶高截面马赫数分布 |
| 4.3 雷诺数对前缘结状凸起流动机理影响 |
| 4.3.1 旋涡结构和发展 |
| 4.3.2 对转旋涡三维流线分析 |
| 4.3.3 旋涡强度和不对称性分析 |
| 4.3.4 壁面粘性对旋涡的影响 |
| 4.3.5 涡量输运流动机理分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 前缘结状凸起非定常流动机理研究 |
| 5.1 凸起波数对叶栅总体性能和气动参数分布的影响 |
| 5.1.1 前缘结状凸起不同波数方案 |
| 5.1.2 叶栅气动性能 |
| 5.1.3 损失沿轴向分布 |
| 5.2 凸起波数对叶栅时均流场的影响 |
| 5.2.1 叶片表面静压分布 |
| 5.2.2 壁面剪切应力分布 |
| 5.2.3 对转旋涡分析 |
| 5.2.4 非周期性流动机理分析 |
| 5.3 前缘结状凸起非定常流动机理 |
| 5.3.1 气动参数监测点和非定常振荡周期 |
| 5.3.2 非定常Q云图分布 |
| 5.3.3 非定常总压频谱特性分析 |
| 5.3.4 非定常旋涡结构演化过程 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 平面叶栅前缘结状凸起数值模拟和试验研究 |
| 6.1 凸起几何和数值方法描述 |
| 6.1.1 全叶高前缘结状凸起 |
| 6.1.2 全叶高凸起平面叶栅试验件 |
| 6.1.3 部分叶高前缘结状凸起 |
| 6.1.4 数值方法描述 |
| 6.2 原型和改型平面叶栅试验研究 |
| 6.2.1 测量内容 |
| 6.2.2 不确定度评估 |
| 6.2.3 试验结果 |
| 6.3 平面叶栅全叶高前缘结状凸起的数值研究 |
| 6.3.1 叶栅总体性能 |
| 6.3.2 叶中截面尾迹特性 |
| 6.3.3 叶栅时均流场 |
| 6.3.4 全叶高凸起流动机理 |
| 6.4 平面叶栅部分叶高前缘结状凸起的数值研究 |
| 6.4.1 叶栅总体性能和气动参数分布 |
| 6.4.2 叶栅时均流场 |
| 6.4.3 部分叶高凸起流动机理 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 研究结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 致谢 |
四、Numerical Investigation of Dynamic Effects on Unsteady Flow Measurements Using a Two-Dimensional Probe（论文参考文献）
- [1]绕椭球的低速流动研究[J]. 丛成华,邓小刚,毛枚良. 力学进展, 2021(03)
- [2]VIGV离心压缩机级的非定常气动实验与数值研究[D]. 陈继超. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]风力机叶片绕流声源识别及其流动特征的实验研究[D]. 张翠青. 内蒙古工业大学, 2021(01)
- [4]进水漩涡对轴流泵及泵装置性能的影响研究[D]. 张文鹏. 扬州大学, 2021
- [5]离心压缩机小流量工况下非稳定流动判定与发展特性研究[D]. 薛翔. 上海交通大学, 2020(01)
- [6]超高负荷低压涡轮端区非定常流动机理及新型调控方法研究[D]. 屈骁. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(08)
- [7]带无叶扩压器的高速离心压气机非稳定特征分析[D]. 吴蔚. 上海交通大学, 2020(01)
- [8]超声速横向气流中液体射流表面波及射流破碎机理研究[D]. 李春. 国防科技大学, 2020(01)
- [9]音速喷嘴凝结流场与热效应管壁温度场研究[D]. 李一鸣. 天津大学, 2019
- [10]扩压叶栅前缘结状凸起流动机理研究[D]. 郑覃. 上海交通大学, 2019(06)