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燃气轮机整机数值模拟董素艳**********dongcfd@西北工业大学
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研究背景
微型发动机的整机模拟
整机模拟对数值分析技术带来的挑战
结论
Agenda
研究背景
数值仿真技术在燃气轮机及航空发动机的设计过程中起着重要的作用。当前国内燃气轮机及航空发动机数值仿真设计主要基于部件级(将发动机按几何结构进行孤立划分,如压气机、燃烧室、涡轮、盘腔等)的模拟、按单一物理场(流场、温度场、结构应力、变形等)或者单一维度(一维、二维、三维等)进行数值分析。先进燃气轮机及航空发动机设计中各部件间的干涉及各物理场间的耦合效应愈发突出。国外发动机公司充分认识到面向整机多物理场分析技术的重要性,很早就启动这方面的研究工作,目前均已拥有各自的面向整机分析的软件平台或技术,分别从不同耦合层面上实现了发动机整机的数值模拟,并极大提升了分析设计效率,对提高发动机的设计水平及核心竞争力有着重要意义。
同行相关工作(一)
计算域包括49排叶栅结构及燃烧室
两种求解器
同行相关工作(二)
计算域包括20度的周向的环段
采用CHIMPS软件平台
同行相关工作(三)
计算域包括主流通道及二次空气系统
采用Virtual Engine软件平台
整机数值模拟带来的挑战
整机的几何结构非常复杂。体现在多级叶栅结构、燃烧室、高压涡轮的冷却结构方面。
包含的物理现象具有多样性。如在发动机中,气流通过进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管等等结构,气流速度、压力、温度等参数发生剧烈变化、在燃烧室中发生复杂的化学反应。整个计算区域存在不同的静止、运动的子区域等等。
整机的数值模拟对应的计算网格的规模通常非常庞大,因此计算软件必须能解决大规模并行问题,并且具有高的并行效率。
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M+软件针对整机数值模拟的