叶轮机械非定常流的频域非线性分析方法及应用研究

叶片强迫响应和颤振问题是当前制约叶轮机发展的瓶颈，准确预测叶片强迫响应和颤振的难点和关键在于相关的非定常流场分析。传统的非定常流分析方法（即时间推进方法和时间线化方法）在计算精度和效率上不能兼顾。为解决这一矛盾，本项目拟发展频域非线性分析方法。频域非线性分析方法是一种基于傅里叶分解的方法，它把时域非定常的Euler/N-S方程变换成定常的频域傅里叶系数方程进而对其求解，从而获得流动随时间演变的过程。相比时间线化方法，频域非线性方法解除了小扰动假设和线性化假设，提高了非定常流预测的精度；而相对于时间推进方法，它具有卓越的计算效率，节省计算耗时达1-2个数量级，具有出众的工程实用性。本项研究的成功实施将不仅增强我们对叶片强迫响应和颤振稳定性的预测能力，为叶轮机结构可靠性设计提供可靠的技术支持，而且有助于我们提升对相关机理的认识水平。