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DES類數值方法及其在壓氣機高保真模擬中的應用/航空發動機基礎與教學叢書

  • 作者:高麗敏//李瑞宇//趙磊|責編:胡文治
  • 出版社:科學
  • ISBN:9787030727190
  • 出版日期:2022/08/01
  • 裝幀:平裝
  • 頁數:190
人民幣:RMB 110 元      售價:
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內容大鋼
    本書面對高性能壓氣機研製中出現的精細湍流機理認識的需求,結合團隊多年來在高效高精度數值方法方面的研究工作,針對性地發展了適用於高負荷壓氣機的高保真DES類方法,重點闡述了DES類方法應用於高保真壓氣機內流場時存在的關鍵科學問題以及相應的解決方案,並發展了適用於高保真壓氣機內流場海量數據的分析方法,形成了從壓氣機複雜流場結構細節的「可見」到精細流動特徵的「可知」這一研究體系。最後以壓氣機葉根角區、葉尖端區以及進口畸變模擬器三大典型工程問題為牽引,通過與高空間解析度的實驗測量結果比對,展示了DES類方法在解決實際問題中的應用前景與價值。
    本書可為航空航天、計算流體力學、高性能葉輪機械領域的科研工作者、工程設計人員提供參考,也可作為航空宇航科學與技術、動力工程及工程熱物理等專業博士、碩士研究生的專業課教材。

作者介紹
高麗敏//李瑞宇//趙磊|責編:胡文治

目錄
叢書序
前言
第1章  緒論
  1.1  背景介紹
  1.2  壓氣機內部流動特點及現狀
    1.2.1  壓氣機內部流動特點
    1.2.2  壓氣機內部流動的認識
    1.2.3  壓氣機內部流動數值模擬面臨的挑戰
  1.3  壓氣機內部複雜流動數值方法
    1.3.1  無黏數值模擬方法
    1.3.2  雷諾平均維納斯托克斯數值方法
    1.3.3  高保真數值方法的發展
  參考文獻
第2章  流動控制方程及DES類數值方法
  2.1  引言
  2.2  可壓縮流動的基本控制方程
    2.2.1  直角坐標系下控制方程
    2.2.2  圓柱坐標系下控制方程
    2.2.3  任意坐標系下控制方程
    2.2.4  控制方程的無量綱化
  2.3  DES類數值方法的提出與保真性影響因素分析
    2.3.1  分離渦模擬方法的發展歷程
    2.3.2  基於簡單模型的準確性驗證
    2.3.3  DES類數值方法保真性影響因素
  2.4  高精度時間和空間離散格式
    2.4.1  時間離散
    2.4.2  空間離散
    2.4.3  非均勻網格上的空間離散格式
  2.5  DES類數值方法的構造
    2.5.1  Spalart-Allmaras模型
    2.5.2  DES方法
    2.5.3  DDES方法
    2.5.4  IDDES方法
    2.5.5  ZDES方法
  2.6  收斂準則
  參考文獻
第3章  基於DES的壓氣機內流場高保真數值模擬方法
  3.1  引言
  3.2  DES類數值方法應用於壓氣機流場模擬存在的問題
  3.3  壓氣機內流場網格解析度評估方法
    3.3.1  網格解析度評估準則
    3.3.2  壓氣機流場分區策略
    3.3.3  網格解析度評估流程
  3.4  強逆壓流場數值穩定性處理方法
    3.4.1  CFL數遞增法
    3.4.2  數值格式的局部熵修正
    3.4.3  湍流模型的變數限定
  3.5  壓氣機內部流動的邊界條件處理方法
    3.5.1  進口邊界條件
    3.5.2  出口邊界條件

    3.5.3  相對無滑移壁面邊界條件
    3.5.4  周期性邊界條件
  3.6  壓氣機內流場數值模擬的並行方法
    3.6.1  並行計算概述
    3.6.2  基於OpenMP的並行
    3.6.3  基於MPI的並行
    3.6.4  MPI和OpenMP耦合併行
    3.6.5  並行方法驗證與測試
  參考文獻
第4章  壓氣機高保真流場海量數據分析方法
  4.1  引言
  4.2  非定常流場的頻域分析方法
    4.2.1  頻譜分析
    4.2.2  失速團特性判斷
    4.2.3  相關性係數及概率統計
  4.3  複雜流場的渦識別方法
    4.3.1  Q判據
    4.3.2  λ2判據
    4.3.3  Liutex渦識別方法
  4.4  高耦合流場的時空解耦方法
    4.4.1  快照POD方法及其在流場分析中的應用
    4.4.2  DMD方法及其在流場分析中的應用
    4.4.3  POD和DMD方法分析
  參考文獻
第5章  壓氣機葉根角區流動的高保真模擬與分析
  5.1  引言
  5.2  基於DES類數值方法的角區流場數值模擬
    5.2.1  可控擴散葉柵
    5.2.2  數值模型
  5.3  基於實驗數據的方法準確性校核
    5.3.1  DDES方法對壓氣機葉片角區模擬準確性驗證
    5.3.2  DES方法對壓氣機葉片角區模擬準確性驗證
  5.4  基於高保真數值流場的角區複雜流動分析
    5.4.1  通道內/外主要脈動湍流結構
    5.4.2  通道內主要脈動湍流結構時空演化
    5.4.3  通道外主要脈動湍流結構時空演化
  5.5  基於高保真流場的角區流動不穩定誘因研究
    5.5.1  基於時均流場的流場結構分析
    5.5.2  基於瞬態流場的流場結構分析
    5.5.3  流場不穩定機理研究
  參考文獻
第6章  壓氣機葉頂端區流動的高保真模擬與分析
  6.1  引言
  6.2  基於DDES方法的葉頂端區流場數值模擬
    6.2.1  帶葉頂間隙的擴壓葉柵
    6.2.2  數值模擬方法
    6.2.3  數值工況的選擇
  6.3  葉頂端區動態流場分析
    6.3.1  非定常渦系結構分析
    6.3.2  主要脈動區域分析

    6.3.3  流場主要脈動特徵分析
  參考文獻
第7章  壓氣機進氣畸變發生器流場的高保真模擬與分析
  7.1  引言
  7.2  畸變指數的定義
  7.3  基於DDES方法的進氣畸變發生器流場數值模擬
    7.3.1  物理模型
    7.3.2  網格的劃分
    7.3.3  近壁湍流模型的選擇
    7.3.4  時空離散格式及邊界條件
  7.4  基於實驗數據的方法準確性校核
    7.4.1  穩態數值準確性校核
    7.4.2  動態數值模擬準確性校核
  7.5  流場畸變指數的影響分析
    7.5.1  弦月式插板深度對畸變指數的影響
    7.5.2  軸向串聯組合式插板深度、軸向間距對畸變指數的影響
    7.5.3  周向並聯組合式插板深度對畸變指數的影響
  參考文獻

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