体积力构建方法、计算设备及可读存储介质技术

本公开提供了一种体积力构建方法、计算设备及可读存储介质。体积力构建方法，包括：在均匀来流条件下通过定常雷诺平均模拟方法计算获得预设空间的第一流场；通过对预设空间中控制体的受力分析获得叶片对气流的当地体积力；构建体积力矩阵，形成三维矩阵表；将所述三维矩阵表作为用户自定义函数的输入量，采用求解器进行计算第二流场。本公开继承了传统体积力方法计算速度快，计算资源少的优点；同时，减少了传统体积力构建方法对经验参数的依赖。

【技术实现步骤摘要】
体积力构建方法、计算设备及可读存储介质
本公开涉及叶轮机和流体动力学领域，尤其涉及一种用于流场计算的体积力构建方法、计算设备及可读存储介质，可以用于工作在非均匀来流条件下压气机或风扇性能的预估。
技术介绍
叶轮机械是一种以连续旋转叶片为本体，使能量在流体介质与轴动力之间相互转换的动力机械。按照功能可以分为原动机械，例如汽轮机、燃气透平等(输出功)；工作机械，如水泵、风扇、压气机、螺旋桨等(耗功)。压气机(compressor)是燃气涡轮发动机中利用高速旋转的叶片给空气作功以提高空气压力的部件。压气机叶轮叶片的前端部分呈弯曲状，称为导轮，其作用是将气体无冲击的导入工作叶轮，减小气流冲击损失。小型增压器的压气机叶轮一般将导轮与工作叶轮制成一体。行业内针对工作在非均匀来流条件下的压气机或风扇性能的预估，主要采用全周非定常计算(URANS)方法。首先，叶轮机械复杂的叶片几何构型需要细致的网格对其进行描述。其次，时间推进方法求解周期性的非定常流场需要计算多个周期，直至流场出现稳定的周期性才能从中获取风扇或压气机的性能。因此目前的全周非定常计算(U本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于流场计算的体积力构建方法，其特征在于，包括：/n在均匀来流条件下通过定常雷诺平均模拟方法计算获得预设空间的第一流场；/n通过对所述预设空间中控制体的受力分析获得叶片对气流的当地体积力

【技术特征摘要】
1.一种用于流场计算的体积力构建方法，其特征在于，包括：
在均匀来流条件下通过定常雷诺平均模拟方法计算获得预设空间的第一流场；
通过对所述预设空间中控制体的受力分析获得叶片对气流的当地体积力所述当地体积力包括切向体积力Fθ,inv、沿等流向坐标面体积力Fη,inv和沿等叶高面体积力Fs,inv；
构建体积力矩阵，形成三维矩阵表；
将所述三维矩阵表作为用户自定义函数的输入量，采用求解器进行计算第二流场。


2.如权利要求1所述的体积力构建方法，其特征在于，所述通过对所述预设空间中控制体的受力分析获得叶片对气流的当地体积力包括：
在所述预设空间建立控制体，选择叶片表面的压力差作为提取对象，通过对切向压力梯度的面积平均，获取所述切向体积力Fθ,inv；
公式为
其中，Fθ,inv为叶片对气流的当地切向体积力；r为叶片的当地半径；θ为周向角度坐标；p为压力。


3.如权利要求2所述的体积力构建方法，其特征在于，所述通过对所述预设空间中控制体的受力分析获得叶片对气流的当地体积力还包括：
根据当地叶片几何信息与所述切向体积力Fθ,inv获取所述沿等流向坐标面体积力Fη,inv。


4.如权利要求3所述的体积力构建方法，其特征在于，所述通过对所述预设空间中控制体的受力分析获得叶片对气流的当地体积力还包括：
通过机械能守恒方程计算获得所述沿等叶高面体积力Fs,inv；
公式为：Fs,inv·Vs+Fη,inv·Vη+Fθ,inv...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘天宇，李秋实，刘仕杰，李志平，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11