管内非定常旋流流动的一维计算模型和数值解.pdfVIP

中国工程热物理学会 论文编号；20002叭9 热机气动热力学学术会议 管内非定常旋流流动的一维计算模型与数值解 邓康耀顾宏中陈吉荃 (上海交通大学动力机械工程系上海200030) 摘要：动力机械装置中广泛存在着非定常旋流流动现象．本文根据质量、动量、能量和旋流动 ) 量矩守恒方程，建立了管内非定常旋流流动的一维计算模型，并应用特征线方法推导出了其教 值计算格式，是管内非定常一维流动计算的扩展，当旋流速度为零时，可退化成目前管内非定 ● ● 常的计算格式，有相容性和通用性。 关键词：旋流流动非定常流．计算流体力学 ● 符号说明： p 密度 q 单位质量单位时间的传热量 u 速度 h 比焓 s 管道截面积 a 音速’ D 管道直径 钆 等墒膨胀到参考压力的音速 h 轴向壁面剪应力 ^m衄啪不变量 w 截面绕轴线的平均旋转速度 口Riemnn不变量 F日 单元体径向摩擦力 L 参考长度 ～ ，单元体径向壁面剪应力 z 无纲量时间 As 单元体侧面积 A 无纲量音速 c， 定容比热 u，无纲量速度 k 气体的比热比 1前言 气体的旋流流动存在于发动机的旋流捧气管、螺旋进气道的气缸进气等动力机械 ) 装置中。为反映旋流流动的详细变化过程，其计算往往采用两维或三维模型…，计算 网格数和计算量也相当大。尤其在非定常流动中，流动变化的时问历程可能很长，多 ● 维的非定常流动的计算需要耗费大量的计算机时，甚至因计算机时太长而难以实施。 为此本文导出了非定常旋流流动的一维计算模型，并应用特征线法推导出了其数值计 算格式。该计算格式中的旋流速度为零时，与以往无旋的一维非定常流动的计算格式 一致。 2旋流流动的一维非定常计算模型 国家自然科学基金资助 c，1 第l作者，邓康耀一(196】·)一工学博士，到教授。丁甜：02】啪ail：圳哪@m蝴l审tlLedu 294 气体在管道的旋流流动考虑壁面的摩擦、传热和管道截面的变化缓慢，沿轴向方 向的尺寸远大于径向尺寸，因此可以假定流动是一维的，并假定其管道是刚性的。将 旋流流动分解成沿管道轴线速度u和绕管道轴线速度w的合成。建立其质量守恒、动 量和能量守憧方程。为了计算旋流流动w的变化，还需建立旋流动量矩方程。 连续方程 ……………(1) 粤+p罢+甜罢：一坐宰 …………” 即’缸 西 s出 ● 轴向动量方程：詈+Ⅳ罢+吉罢+砉。=。 -～ ● ～ ● 将f爿昙pf……．．(3)代入，整理成 a 蠡p苏 D2。 叫