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发表于 2006-6-17 21:31:11
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Design 2D交流讨论
13-3 理论
反向方法的用途是重新设计符合规定叶片表面压力分布的叶片轮廓.This provides a detailed control of the boundary layer behaviour, by limiting the amount of diffusion and by eliminating the eventual spurious acceleration and deceleration detected along the initial blade profile.每种方法均间接控制二次流损失,如同控制叶片加载分布一样.
FINE?/Design 2D所采用的反向设计方法是反复修改叶片轮廓,直到压力分布目标在叶片表面无法达到为止.几何修改法则是基于渗透墙观念.每一过程的迭代均由两个单独的步骤组成,几何修改与流场修正.粘性与无粘问题被近似对待.
反问题的三个公式可用:
l传统公式,重新设计吸力侧与压力侧,基于指定的叶片表面压力分布.
l混合公式,重新设计吸力侧,基于指定的叶片表面吸力侧压力分布.This formulation is for instance interesting for rotor blades on which strict mechanical constraints are imposed. 在一些例子中,传统公式可能较少提高效率,因为叶片厚度是计算的结果,这常常是困难的,并且大量的时间耗费在查找具有可用厚度分布的适当叶片目标上.
l加载公式,规定叶片由前缘到尾缘的加载(压力侧到吸力侧的压差)分布,重新设计叶片曲率直线(叶片厚度分布保持不变).这种方式对径流机械特别有益.对于径流机械,叶片通道内平均流速主要展向控制,因此修改叶片大体上是依据加载分布. “loading”公式是更广泛与高效的是应用是径流机械.无论如何,通常的应用是使用二次流公式.
一些几何约束与设置的应用可增加方法的弹性:
l控制前缘与尾缘:前缘与尾缘的一些点可保持不变.
l保持叶片弦长不变
l指定固定参考点(前缘或尾缘)
l等熵马赫数与压力系数期间的反问题公式
l控制前缘与尾缘的子午面位置(推荐用于径流机械):点分布在圆周方向,保持子午面位置不变.
一些很重要的方法是控制流动出口角或旋涡.大部分反问题的障碍是对旋转角或层流的控制.The user does not have the guarantee that the specified target pressure distribution will lead to an unchanged turning angle. This implies that several iterations are sometimes required before finding the target leading to an acceptable design.
FINE?/Design 2D独特求解允许控制通道内由进口到出口的转折角.A degree of freedom is introduced in the target pressure distribution, that is automatically modified in order to respect the outlet flow angle constraint. A part of the target pressure distribution in defined using a fourth order polynomial curve. The parameter defines the vertical position of a point of this polynomial curve. A smooth transition is ensured between the fixed part of the target and variable one. The parameter is iteratively and automatically adjusted in order to respect the outlet flow angle or the outlet swirl RVθ.
13-4 2D反向设计中的文件格式
13-4.1 输入文件
输入文件分为三类:
l几何输入文件,叶片几何定义
l求解输入文件,定义求解参数与流体与流动条件
l反向设计输入文件,定义反问题
几何与求解输入文件的说明在第12章.反问题输入文件在FINE?环境中创建,本节讲述.
13-4.1.1 反向设计输入文件
为完成反向设计问题,必须2个输入文件:
-‘project_computationname.req’,定义压力分布目标.此文件可以在MonitorTurbo中创建.
-‘project_computationname.run’,指定反向设计参数(自动生成)
反向设计总是以一个收敛的初始模型分析开始.压力分布目标可以用初始几何分析的结果进行修改而得到.
13-4.2 输出文件
一些B-to-B模块生成的文件,在第12章已经讲述.在本节讲述对于反向问题生成的另外的一些文件.
13-4.2.1 几何文件
a)’project_computationname.geoini’ & ‘project_computationname.geo’
这些文件包含在(m,θ)平面的叶片轮廓. ‘.geoini’文件为初始叶片轮廓, ‘.geo’文件为当前叶片轮廓.
这些文件可以被NUMECA MonitorTurbo(Blade profile菜单)读取与显示.在反向设计中可以比较初始与新几何体的差别.
b) ‘project_computationname.split.geoini’ & ‘project_computationname.split.geo’
这些文件包含在(m,θ)平面的分流叶片轮廓. ‘.geoini’文件为初始叶片轮廓, ‘.geo’文件为当前叶片轮廓.
这些文件可以被NUMECA MonitorTurbo(Blade profile菜单)读取与显示.在反向设计中可以比较初始与新几何体的差别.
c) ‘project_computationname.ss.ori’ , ‘project_computationname.ps.ori’ & ‘project_com_ putationname.mer.ori’
这三个文件是求解完成时自动生成的,分别包含吸力侧,压力侧与轴流面.这些文件为3D输入格式,叶片截面由3D叶片格式.它们具有相同格式.
叶片坐标系统为XYZ,可由IGG?或AutoGrid联接与处理.流面的坐标系统为ZRB(B为流面厚度).
这些文件具有相同的长度单位,按输入文件的长度单位.
d) ‘project_computationname.ss.new’ & ‘project_computationname.ps.new’
反向设计之后,这两个文件自动创建,包含新的吸力侧与压力侧.这些文件具有与几何输入文件相同的格式.
坐标系统为XYZ,可由IGG?或AutoGrid联接与处理.坐标的长度单位与用户输入的选择相同.
在求解器默认的配置中,这些文件包含沿叶片轮廓的网格点.点的数量可不同,受输出参数NPTB2B的影响.如果参数设置由0变为N,则压力侧与吸力侧点的数量为N.
13-4.2.2 数量文件
a) ‘project_computationname.velini’ & “project_computatinname.vel’
这些文件包含等熵马赫数与压力系数沿叶片表面的分布.这两个量是沿叶片表面标准排列(non-dimensionalized by blade chord). ‘.velini’文件包含初始分布, ‘.vel’文件则是当前的.
等熵马赫数是利用进口相对总温与总压计算得出,不需另外指定(仅依赖进口边界条件的设置). 总条件不需指定,这个值是由计算结果得到的(通常是沿进口边界).
等熵马赫数按下式定义:
Mis=…. (13-1)
式中p为当地静压,p0为当地参考总压,总压依据等焓与等熵计算得到.
压力系数按下式定义:
Cp=(P-Pexit)/Pexit (13-2)
式中Pexit为出口静压,P为当地静压.
这些文件可以被NUMECA MonitorTurbo(菜单Loading diagram)读取与显示.在反向设计中,这两个文件可以同时显示以比较初始的和新的压力分布.
b) ‘project_computationname.loadini’ & ‘project_computationname.load’
倘若在’.run’文件中参数ISQUEL不为0,则此文件自动生成,包含吸力侧到压力侧的马赫数与压力系数差异与平均值.这些分布通常在反向设计方法’loading’公式是选择. ‘loading’文件包含初始分布, ‘.load’包含当前的.
这些文件可以被NUMECA MonitorTurbo(菜单Loading diagram)读取与显示. 在反向设计中,这两个文件可以同时显示以比较初始的和新的压力分布.
c) ‘project_computatinname.split.loadini’ & ‘project_computationname.split.load’ (if splitter blades)
如果在’.run’文件中参数ISQUEL不为0,这些文件自动生成,包含相同的量,如同’.load’与’.loadini’文件,沿分流叶片的计算结果(Loading diagram菜单).
d) ‘project_computationname.tarini’ & ‘project_computationname.tar’
反向求解自动生成这两个文件,包含初始的与当前的压力(或加载)分布.
这些文件可以被NUMECA MonitorTurbo(菜单Loading diagram).比较’.tarini’与’.velini’(或’.loadini’)这两个文件主要是查看反问题的求解,比较’.tar’与’.vel’(or ‘.load’)文件主要是检验反向设计的正确收敛.
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