在前期研究的基础上,将三维轴流式透平叶栅参数化方法发展为基于非均匀有理B样条(NURBS)技术的新型叶栅参数化方法。此方法在对叶栅型线进行NURBS曲线拟合的同时,将叶栅各截面重心及安装角也纳入参数化范围,大大扩展了优化设计空间。基于此,应用离散伴随气动优化设计系统,对Aachen第一级静叶栅在无粘、大负攻角流动条件下,以降低叶栅进出口总压损失为目标进行了全三维气动优化设计。优化后叶栅总压系数提高了1.64%,通道内的流动分离状况得到了有效改善。此外,对优化过程是否添加质量流量约束进行的研究表明,约束条件对优化效果有较大影响,实际应用中应根据需要进行具体的优化设置。

采用实验与数值模拟相结合的手段,从涡动力学的角度阐述了弯叶片降低能量损失的机理.研究了在不同攻角、不同出口马赫数、不同弯角条件下涡轮叶栅流场内主要旋涡的生成与发展;并通过与直叶栅的对比,研究了叶片弯曲对马蹄涡起始分离点位置及对通道涡位置强度的影响,从截面涡结构入手,分析了叶片弯曲这种边界条件的改变方式对通道涡稳定性的影响;通过分析在不同气动条件下通道涡对损失贡献的差异指出了在通道涡强度与尺度较大的叶栅,叶片弯曲不但会直接通过改变通道涡的强度,减少通道涡本身的损失来影响损失的大小,同时也会通过对通道涡位置的改变来影响损失的分布与大小.

应用时间推进有限体积法,采用双层网格进行了带激波的跨音速叶栅绕流流场计算,有效地提高了时间推进有限体积法的收敛速度,减少了计算时间。实例计算结果与实验结果吻合良好。

对标准κ-ε模型、重整化群κ-ε模型、可实现κ-ε模型和κ-ω模型等4种不同的湍流模型在预测叶栅稳态流动的能力方面进行了研究.采用时间推进的压力耦合方程的半隐算法(SIMPIEC),求解了稳态可压缩的雷诺平均Navier-Stokes方程及不同的湍流模型.通过一个叶栅流动算例,分析了这4种湍流模型本身的特点,并对其预测不同流动的能力进行了比较.数值分析结果表明:采用标准κ-ε模型进行计算时,在较大负冲角工况下,不能在叶栅压力面前缘预测到分离的产生;在零冲角和不大的正冲角工况下,在50%叶高处叶片表面,κ-ε模型所计算的等熵马赫数比κ-ω模型更接近实验值;其它两种湍流模型预测能力在两者之间.图5参9

本文给出了和个模拟叶栅内准三维定常和非定常粘性流动的数值方法。对于定常流动，采用TVD Lax-Wendroff格式和代数湍流模型求解雷诺平均Navier-Stokes方程，使用当地时间步长和多网格技术使计算加速收敛到定常状态；对于非定常流动，使用双时间步长和全隐式离散，采用与求解定常流动相似的多网格方法求解隐式离散方程，文中给出了VKI透平叶栅内的定常流结果和1.5级透平叶栅内的非定常数值结果。

为探究非定常脉冲振荡射流对高速平面扩压叶栅气动性能、分离流动控制以及流场结构的影响,基于CFX数值模拟方法对平面扩压叶栅进行端壁非定常脉冲射流研究,分析射流效果随射流位置、角度和强度的变化规律。结果表明,通过角区脉冲射流可以显著提高叶栅气动性能,仅采用不足叶栅主流0.3%的射流流量,就能使叶栅出口总压损失系数降低28.66%。当射流位于吸力面侧分离起始位置稍下游时控制效果最佳;射流角度、射流强度和射流频率的最佳值分别为α=20°,Cu=110%和F+=0.80;脉冲射流具有较好的适应性,在来流冲角i=-8°~+4°内均能降低叶栅损失。脉冲射流主要通过抑制和推迟通道涡和集中脱落涡的发展,减小其影响范围来改善叶栅内的涡系结构。

本文应用叶片机械绕流控制的气动理论，阐述了双列叶栅的基本工作原理与设计方法，介绍了首次研制的GKJ双列叶栅风机的综合性能试验曲线。试验结果表明，在运行工况范围内，双列叶栅风机的效率、压力都比原始单列叶栅风机高，工况范围也进一步扩大。这证实了采用双列叶栅这种特殊形式的叶片，能够促进工作轮内部气流结构的重新组织，达到绕流控制的预定目标。

本文以任意旋成面叶栅C类杂交命题矩函数型的变分原理为基础，提供了一种能同时考虑气动、强度和制造工艺等多种性能要求的新的风机叶片设计方法。对于给定的叶片厚度分布和吸力面上的设计压力或速度分布，应用本文方法可求得满足设计要求的叶片几何形状和叶栅流场。

<正> 一、引言我们知道，轴流泵叶轮内的三元流场可用基于S_1和S_2流面迭代的三元流动理论进行分析。但实际应用中一般都还只是用该理论的简化形式，即用任意旋成面代替S_1流面的准三元流动理论。一些典型的三元流动计算表明，

为研究液力变矩器结构对其工作性能的影响，应用正交表安排泵轮叶栅进、出口角参数进行试验设计，借助多重参考系（multiple reference frame，MRF）技术对液力变矩器内流场进行仿真，选择失速变矩比和最高传动效率作为评价指标，分析结构参数对性能的影响。对仿真结果的极差和方差分析表明：增大叶栅进口角或减小叶栅出口角，可降低失速变矩比，同时，最高传动效率也得到改善；叶栅出口角对失速变矩比和最高传动效率都有非常显著的影响，叶栅进口角对失速变矩比显著性影响较小。此外，对结果的回归分析确定了叶栅关键参数对液力变矩器性能影响程度的定量关系，并由此建立了高拟合度的二次回归方程，为液力变矩器的参数设计与分析提供参考依据。