Numerical Investigation of Unsteady Flow in an Axial Flow Turbomachineries

轴流式涡轮机械中非定常流动的数值研究

基本信息

  • 批准号:
    12555046
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 8.7万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2000 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Operation of an axial flow turbomachineries falls into unstable for low flow rate conditions because of the head increase with flow. Prediction of stall and understanding of unsteady feature with stall is essential for the design of such fluid machineries. However, the industrial design is based on some empirical law. In our study, we reproduced numerically the flow with stall cell by means of the direct numerical simulation technique and investigated the mechanism of unsteady flow. With a limitation of current computers, we applied the parallel computation to flows in multiple passages of single-stage rotor without stator. Two kinds of cascade are selected because the experimental data were available. For small aspect ratio and small number of blades, the numerical result did not show a stall cell even for the stall condition in experiment. On another condition, clear and developed stall cells were obtained, which may be the first success by the numerical simulation. Although the quantitative agreement between numerical and experimental results was not sufficient due to the lack of computational resolution, we believe it agrees qualitatively with experimental observation. It was found that the stall cell had a vortex structure stretched into the upstream direction from the cascade. We think the propagation of it is not caused by the blocking effect by the cell, but the convection of vortex. This suggests the estimation of rotating velocity of cell should be reconsidered.
由于水头随流量增加,轴流式涡轮机的运行在低流量条件下会变得不稳定。失速预测和对失速不稳定特征的理解对于此类流体机械的设计至关重要。然而,工业设计是基于一些经验规律的。在我们的研究中,我们通过直接数值模拟技术对带有失速单元的流动进行了数值再现,并研究了非定常流动的机理。由于现有计算机的限制,我们将并行计算应用于单级无定子转子的多通道流动。由于已有实验数据,因此选择了两种级联。对于小展弦比和少量叶片,即使在实验失速条件下,数值结果也没有显示出失速单元。在另一个条件下,获得了清晰且发达的失速单元,这可能是数值模拟的首次成功。尽管由于缺乏计算分辨率,数值结果和实验结果之间的定量一致性不够,但我们相信它与实验观察定性地一致。发现失速室具有从叶栅向上游方向延伸的涡流结构。我们认为它的传播不是由细胞的阻挡作用引起的,而是涡流的对流引起的。这表明应该重新考虑细胞旋转速度的估计。

项目成果

期刊论文数量(44)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Kouhei,Okita and Takeo,Kajishima: "Numerical Simulation of Unsteady Cavitating Flow around a Hydrofoil"Trans. JEME (Ser.B). 68-667 (to appear in). (2002)
Kouhei,Okita 和 Takeo,Kajishima:“水翼周围非定常空化流的数值模拟”Trans。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
辻本公一: "溝乱流の遠方場の大規模構造について"日本機械学会論文集B編. 66・651. 2772-2779 (2000)
Koichi Tsujimoto:“关于凹槽湍流的远场大尺度结构”,日本机械工程学会会刊,B 版 2772-2779(2000 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
出口智如, 三宅裕, 沖田浩平: "軸流羽根車の旋回失速の数値シミュレーション"日本機械学会2001年度年次大会講演論文集. II. 41-42 (2001)
Tomoyoshi Deguchi、Yutaka Miyake、Kohei Okita:“轴流式叶轮旋转失速的数值模拟”日本机械工程师学会 2001 年年会记录 II 41-42。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
漁哲司: "壁乱流からの放射音のDNS"第14回数値流体力学シンポジウム 講演論文集. A08・3(CD-ROM). (2000)
Tetsuji Tsuyo:“壁湍流声辐射的 DNS”第 14 届计算流体力学研讨会论文集 A08・3(CD-ROM)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Okita, K., and Kajishima, T.: "Three-Dimensional Computation of Unsteady Cavitating Flow in a Cascade"9th International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery, Honolulu. CD-ROM No.FD-ABS-076. (2002)
Okita, K. 和 Kajishima, T.:“级联中非稳态空化流的三维计算”第九届旋转机械传输现象和动力学国际研讨会,檀香山。
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  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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知道了