外文翻译---叶轮机械中的液压非定常流动分析

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1、PDF外文：http:/ 3650字  附录一  外文翻译  叶轮机械中的液压非定常流动分析  艾伯特鲁普雷希特  液压机械与流体力学研究所斯图加特大学，德国  摘要  计算流体动力学（ CFD） 在 当今流体 机械领域 于流体机械 搜索和发展，以及设计 过程中得到了广泛的应用。不过在这些仿真过程中 几乎 都是应用了稳态激励。  但是在本文中， 将用 非定常模拟显示不同的 例子 。 这里 所提出的 例子含有不稳定的应用程序与自激，如涡脱落或涡绳 、 尾水管，以及不稳定的应用程序与外部被迫改变或移动 的 几何形状，如

2、转子，定子 之间的 相互作用。 这些例子 中对 非定常流动的要求，潜力和 限定条件进行了 评估 分析。 同时 特别对湍流模型和 必要的计算工作要求进行了讨论。    引言   十年多来计算流体动力学（ CFD） 在流体 机械的研究和发展，以及在日常的设计 和其他方面得到了应用 。例如甘姆 1车间 便是早期的成功范例。 有关 应用 仍在持续增加。这 可以在图 1的数据中得到。  验证： 凡与 CFD交易文件显示比例，其中在液压机械及空蚀 是 IAHR研讨会提出的。同型 Q3D 模型的 Navier -欧拉和 3Deuler在当代 开始通常是 与 雷伊 no

3、lds平均有强大的湍流模型（ usuallythe的 K - Stokes方程）一起使用。 这 种 稳态模拟 是 常见的方法。由 转子 和 定子相互作用 所产生的不稳定激励可以用 解决的平均多项式 方法来模拟。通过这种方法，可以对零件设计中出现的很多问题得到精确的结果。  然而 在非稳态流的情况下涡轮机会出现不同的问题 。 为了获得这种情况下的信息 或 找到解决这些问题的方案对于非稳态需要对非稳态流进行研究分析。由于 这个问题的程度和 建模假设 的不同， 这需要一个更高的计算量， 相比稳定状态 大约  增加  5-10个百分点，不过依靠 今天的电脑和软件 ， 非定

4、 定 常 流 问 题是可以解决的。   非定常问题的两个主要 类型应当 加以区别。第一 个 是流动与外部强迫不稳定 。 这可能是 不稳定 的  边界条件几何 形状随时间变化 造成 的， 实例便是阀门的关闭、活塞泵流量的改变及转子之间的 相互作用 ； 第二 个 是自激不稳定，这是 由湾涡 运动，涡脱落（卡门涡 旋 ）或将非定常涡 旋引起的 ， （如尾水管涡带的一个） （ 这里的不稳定 指的是 没有得到 任何几何形状改变边界条件 ）； 也有 可能两种情况共同出现 （如引起振动 ， 几何变化   涡脱落引起）。  所有这些现象可以发生在一个涡轮 或 泵 中，需

5、 要不同的解决方案 。  基本方程和数值方法    现代对于液压叶轮机械的研究通常是用雷诺平均 Navier - Stokes方程对不可压缩流体进行描述。相对于稳态形式该动量方程包含一个额外规定的不稳定变化：   1 ( ( ) ) 0jiij i jj i j j iUUUUPUvt x x x x x （ 1）   ij是 雷诺应力，这是从湍流模型计算。该 不可压缩流连续性方程读取 为  0iixU                 （ 2）  

6、;并且不包含 随时间变化的变量，需 要强调的是，方程（ 1）及（ 2）表现在不同时间和空间。  在空间 它们显示椭圆行为，因此它们 应具备 所有表面的边界条件 。同时由 于 他们 的 抛物线性质， 在任何时候他们都不具备反馈。基于这个原因在将来他不需要 任何的边界条件。这 正如 schemati - 卡利图所示 （图 2） ， 这就是 时间 离散 与 空间离散 研究 方法 不同的原因 。对于 空间 离散通常应用有限体积或有限 元逼近。时间 离散则采用与其不同的方法。不过，大多是使用有限差分 的 方法。其中的几个最 常引用 的有限 差异近似如图 3示 。  除此之外， 明确多点 结构 的 Runge -  库塔型或预测校正 图表也常得到应用 。