为进一步发展和完善多级轴流叶轮机械内三维紊流流场的数值模拟技术,本文围绕该领域内的若干关键问题展开了研究。 本文首先推导得出了不受坐标系限制的张量形式的流体运动学基本方程组。引入正交曲线坐标系以及拉梅系数,将张量形式的方程组展开到相对圆柱坐标下并投影到计算空间上。在此基础上,详细推导得出了矢通量按正负特征值分裂以后的亚通量的统一形式,不仅简化了计算程序,而且为使用现代先进数值格式打下了基础。 分析了现代先进数值格式的构造原则。将高分辨率的三阶ENN格式应用于三维叶栅紊流流场的数值模拟,并结合无矩阵求逆运算的LU-SGS隐式解法提高了计算速度,使得叶栅内复杂流动的数值模拟问题在精度和计算效率两个方面均有较好的效果。 参考动静干涉面处理的“混合平面法”,本文提出并讨论了动静干涉而处理应该保证的两个问题:流动参数的守恒型和流动参数的上下游相互传递。以此为出发点,构造了两大类动静干涉面处理模型,即:动静干涉面重合处理模型及动静干涉面重叠处理模型。通过算例计算检验,验证了本文所发展的这两大类干涉面处理模型的可行性。 对网格生成中需要注意的若干关键问题进行了讨论和分析,结合本文研究对象,提出了相应的网格生成方法。利用VC++开发了一套适用于叶轮机械内流场数值计算的界面化网格生成软件,可以生成平面叶栅、直列叶栅和三维通道叶栅的计算网格,具有较多的控制参数,能够快速高效且直观地生成网格。 在上述一系列研究工作的基础上,结合本文所设计的串行分区计算流程,本文较完整地建立了多级轴流叶轮机械内三维紊流流场数值模拟系统。通过对某两级风扇近设计点和某带进口导叶的三级轴流压气机设计转速下多个状态的计算以及对计算结果的详细分析,表明了本文算法具有较高的激波捕捉能力,且有一定的精度,同时也证明了本文所开发的网格生成软件的有效性。 文的工作为进一步发展和应用高精度高分辨率格式以及进一步开展动静干涉面处理的研究打下了良好的基础,对深入了解多级叶轮机械内部流动特性并指导设计具有较高的学术价值和工程实用价值。本文有针对性的研究工作,为多级