| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 第一章 绪论 | 第14-44页 |
| 1.1 选题背景与意义 | 第14-16页 |
| 1.2 航空燃气轮机涡轮叶栅非定常流动 | 第16-18页 |
| 1.3 航空燃气轮机涡轮叶栅流场数值模拟的研究现状 | 第18-31页 |
| 1.3.1 动静干涉问题 | 第19-22页 |
| 1.3.1.1 动静干涉的处理方法 | 第20-22页 |
| 1.3.1.2 三种处理方法的对比 | 第22页 |
| 1.3.2 流场间断的处理—近似黎曼求解器 | 第22-31页 |
| 1.3.2.1 流场间断的处理方法 | 第22-23页 |
| 1.3.2.2 常见的近似黎曼求解器 | 第23-31页 |
| 1.4 流/热耦合数值模拟方法的研究 | 第31-35页 |
| 1.4.1 流/热耦合数值模拟方法简介 | 第31页 |
| 1.4.2 国外研究现状 | 第31-33页 |
| 1.4.3 国内研究现状 | 第33-34页 |
| 1.4.4 流/热耦合数值模拟的困难 | 第34-35页 |
| 1.5 烧蚀问题的研究现状 | 第35-36页 |
| 1.6 气固两相流模型的研究现状 | 第36页 |
| 1.7 无网格方法 | 第36-39页 |
| 1.7.1 无网格方法的应用领域 | 第37-38页 |
| 1.7.2 无网格方法的研究现状 | 第38-39页 |
| 1.7.3 无网格方法在叶轮机械领域的应用 | 第39页 |
| 1.8 面向对象数值模拟程序设计 | 第39-40页 |
| 1.8.1 面向对象方法概述 | 第40页 |
| 1.8.2 面向对象无网格程序研究现状 | 第40页 |
| 1.9 本文研究路线 | 第40-42页 |
| 1.9.1 研究对象的确定 | 第41页 |
| 1.9.2 研究路线 | 第41-42页 |
| 1.10. 本文研究内容 | 第42-44页 |
| 第二章 问题的分析和模型的建立 | 第44-72页 |
| 2.1 叶栅通道内流动传热的控制方程 | 第44-46页 |
| 2.2 流动传热的RANS方程 | 第46-50页 |
| 2.2.1 基于κ-ω SST湍流模型的流动传热控制方程 | 第47-48页 |
| 2.2.2 湍动能异常问题 | 第48-49页 |
| 2.2.3 κ-ω SST湍流模型源项隐式处理方法 | 第49-50页 |
| 2.3 AGS转捩模型 | 第50-53页 |
| 2.3.1 边界层厚度δ和动量边界层厚度θ的确定 | 第52-53页 |
| 2.3.2 改进的AGS转捩模型 | 第53页 |
| 2.4 固体域的控制方程 | 第53-54页 |
| 2.5 定解条件 | 第54-59页 |
| 2.5.1 初始条件 | 第54页 |
| 2.5.2 边界条件 | 第54-59页 |
| 2.5.2.1 固壁边界(流体区域) | 第54-56页 |
| 2.5.2.2 固壁边界(固体区域) | 第56页 |
| 2.5.2.3 入口边界 | 第56-57页 |
| 2.5.2.4 出口边界 | 第57-59页 |
| 2.5.2.5 周期性边界条件 | 第59页 |
| 2.6 涡轮叶片气动热力烧蚀模型 | 第59-70页 |
| 2.6.1 三种不同的烧蚀材料 | 第59-60页 |
| 2.6.2 飞行器再入烧蚀模型 | 第60-61页 |
| 2.6.3 涡轮叶片气动热力烧蚀模型 | 第61-70页 |
| 2.6.3.1 烧蚀模型三层区域的热力学分析 | 第61-67页 |
| 2.6.3.2 烧蚀模型三层区域的耦合 | 第67-69页 |
| 2.6.3.3 叶片烧蚀模型的求解 | 第69-70页 |
| 2.7 简化的气固两相流模型 | 第70页 |
| 2.8 本章小结 | 第70-72页 |
| 第三章 SPH方法的最新研究进展及改进策略 | 第72-122页 |
| 3.1 光滑粒子流体动力学的基本内容 | 第72-76页 |
| 3.1.1 光滑核函数的主要特性 | 第72-73页 |
| 3.1.2 光滑核函数的选择 | 第73-75页 |
| 3.1.3 粒子搜索算法—链表 | 第75-76页 |
| 3.2 光滑粒子流体动力学方法的一些问题和改进策略 | 第76-121页 |
| 3.2.1 函数的一致性估计 | 第76-78页 |
| 3.2.2 张力不稳定性 | 第78-80页 |
| 3.2.2.1 添加人工压力 | 第79-80页 |
| 3.2.2.2 改进核函数粒子近似方法 | 第80页 |
| 3.2.3 流场间断 | 第80-85页 |
| 3.2.3.1 近似黎曼求解器的问题 | 第80-81页 |
| 3.2.3.2 Monaghan人工粘性的解析及改进 | 第81-85页 |
| 3.2.4 壁热问题及解决方案 | 第85-87页 |
| 3.2.5 粒子穿透问题的处理——XSPH | 第87页 |
| 3.2.6 光滑长度的初始化及自适应 | 第87-95页 |
| 3.2.6.1 基于多尺度再生核粒子法的最优初始光滑长度确定准则 | 第87-93页 |
| 3.2.6.2 光滑长度的自适应 | 第93-95页 |
| 3.2.6.3 变光滑长度下系统守恒性问题 | 第95页 |
| 3.2.7 SPH中导数的数值格式 | 第95-102页 |
| 3.2.7.1 经典的SPH数值格式 | 第95-98页 |
| 3.2.7.2 精确的一阶导数数值格式构造方案 | 第98-101页 |
| 3.2.7.3 精确的二阶导数数值格式构造方案 | 第101-102页 |
| 3.2.8 时间推进方法 | 第102-105页 |
| 3.2.8.1 时间推进格式 | 第102-105页 |
| 3.2.8.2 时间步长△t的确定 | 第105页 |
| 3.2.9 NS方程守恒型SPH离散格式 | 第105-113页 |
| 3.2.9.1 基于粒子系统能量框架下的NS动量方程守恒型SPH格式 | 第105-108页 |
| 3.2.9.2 守恒格式下粒子系统动量和角动量守恒的证明 | 第108-109页 |
| 3.2.9.3 类比粘性项的一类扩散项SPH离散守恒格式 | 第109-111页 |
| 3.2.9.4 变光滑长度下兼顾守恒格式的粒子位置自适应调整策略 | 第111-113页 |
| 3.2.10 SPH方法中边界条件的施加 | 第113-121页 |
| 3.2.10.1 第一类边界条件的施加 | 第113-115页 |
| 3.2.10.2 第二类边界条件的施加 | 第115-116页 |
| 3.2.10.3 第三类边界条件的施加 | 第116-120页 |
| 3.2.10.4 外推边界条件的施加 | 第120-121页 |
| 3.3 本章小结 | 第121-122页 |
| 第四章 SPH方法面向对象程序设计与校验分析 | 第122-129页 |
| 4.1 已有的面向对象无网格SPH程序框架简介 | 第122页 |
| 4.2 SPH方法改进内容的校验 | 第122-128页 |
| 4.2.1 SPH导数数值格式的校验 | 第122-124页 |
| 4.2.1.1 数值测试 | 第123-124页 |
| 4.2.2 改进的SPH人工粘性的校验 | 第124-126页 |
| 4.2.2.1 一维Riemann问题 | 第124-125页 |
| 4.2.2.2 数值计算结果分析 | 第125-126页 |
| 4.2.3 守恒型SPH离散格式的校验 | 第126-128页 |
| 4.2.3.1 算例介绍 | 第126页 |
| 4.2.3.2 计算结果分析和守恒性验证 | 第126-128页 |
| 4.3 本章小结 | 第128-129页 |
| 第五章 内冷涡轮叶栅烧蚀问题的研究 | 第129-145页 |
| 5.1 叶型的选择 | 第129-130页 |
| 5.1.1 MarkⅡ相关设计参数 | 第129-130页 |
| 5.1.1.1 叶片几何参数 | 第129-130页 |
| 5.1.1.2 叶片热物性参数 | 第130页 |
| 5.1.1.3 叶片实验工况参数 | 第130页 |
| 5.2 算例说明 | 第130页 |
| 5.3 边界条件设置 | 第130-135页 |
| 5.3.1 冷却孔边界条件 | 第131-133页 |
| 5.3.1.1 基于p线性温度的冷却孔温度分布 | 第131-133页 |
| 5.3.1.2 对流换热系数h的确定 | 第133页 |
| 5.3.2 主流边界条件 | 第133-135页 |
| 5.3.2.1 主流边界设计参数 | 第133-134页 |
| 5.3.2.2 主流区层流/湍流普朗特数 | 第134-135页 |
| 5.4 数值模拟结果和分析 | 第135-143页 |
| 5.4.1 叶栅通道的涡结构 | 第135页 |
| 5.4.2 MarkⅡ叶栅烧蚀模拟结果 | 第135-143页 |
| 5.4.2.1 静叶模拟结果 | 第135-139页 |
| 5.4.2.2 动叶模拟结果 | 第139-143页 |
| 5.5 本章小结 | 第143-145页 |
| 第六章 涡轮级环境下叶片烧蚀的数值模拟 | 第145-154页 |
| 6.1 模拟对象 | 第145页 |
| 6.2 数值模拟结果和分析 | 第145-152页 |
| 6.2.1 转速对涡轮级流场的影响 | 第145-151页 |
| 6.2.2 转速对导叶压力面烧蚀的影响 | 第151页 |
| 6.2.3 转速对动叶前缘烧蚀的影响 | 第151-152页 |
| 6.3 本章小结 | 第152-154页 |
| 第七章 不同运行工况下涡轮叶片烧蚀规律的研究 | 第154-171页 |
| 7.1 影响涡轮叶片烧蚀的运行参数 | 第154页 |
| 7.2 不同运行工况下的涡轮叶片烧蚀规律 | 第154-168页 |
| 7.2.1 来流雷诺数对叶片表面烧蚀的影响 | 第154-158页 |
| 7.2.1.1 不同来流雷诺数工况的选择 | 第154-155页 |
| 7.2.1.2 数值模拟结果和分析 | 第155-158页 |
| 7.2.3 来流湍流度对叶片表面烧蚀的影响 | 第158-161页 |
| 7.2.3.1 不同来流湍流度工况的选择 | 第158页 |
| 7.2.3.2 数值模拟结果和分析 | 第158-161页 |
| 7.2.4 壁面/燃气温比对叶片表面烧蚀的影响 | 第161-163页 |
| 7.2.4.1 不同壁面/燃气温比工况的选择 | 第161页 |
| 7.2.4.2 数值模拟结果和分析 | 第161-163页 |
| 7.2.5 端壁二次流对涡轮叶片烧蚀的影响 | 第163-168页 |
| 7.2.5.1 不同入口气流角工况的选择 | 第163-164页 |
| 7.2.5.2 数值模拟结果和分析 | 第164-168页 |
| 7.3 本章小结 | 第168-171页 |
| 第八章 主要成果、结论与展望 | 第171-176页 |
| 参考文献 | 第176-182页 |
| 附录 | 第182-185页 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 | 第185-186页 |
| 致谢 | 第186页 |
