CONTENTS-Volume 33, No. 4
July-August 2024
Springer Link:
https://link.springer.com/journal/11630/volumes-and-issues/33-4
【引用格式】DENG Weimin, XU Yibing, NI Ming, WEI Zuojun, GAN Xiaohua, REN Guangming,Multi-fidelity Simulation of Gas Turbine Overall Performance by Directly Coupling High-fidelity Models of Multiple Rotating Components, Journal of Thermal Science, 2024, 33(4): 1357-1378.
8.Multi-fidelity Simulation of Gas Turbine Overall Performance by Directly Coupling High-fidelity Models of Multiple Rotating Components
基于跨维度全耦合方法的燃气轮机整机性能数值模拟
DENG Weimin, XU Yibing, NI Ming, WEI Zuojun, GAN Xiaohua, REN Guangming
邓卫敏，徐一冰，倪明，魏佐君，甘晓华，任光明
南方科技大学,力学与航空航天工程系,清华大学,深圳市宽速域变密度连续式风洞重点实验室，南方科技大学,航天航空学院
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https://doi.org/10.1007/s11630-024-1975-3
Journal of Thermal Science, 2024, 33(4): 1357-1378.
摘要：跨维度数值缩放方法将计算流体动力学（CFD）模型耦合到燃气轮机的热力学模型中，可以实现整机环境下关键部件的高保真度数值模拟。其中，跨维度迭代耦合方法主要依赖于特性图，而全耦合方法直接使用高维度的CFD模型，不依赖特性图。然而，在嵌入旋转部件时，全耦合方法难以实现而且收敛性差。针对上述问题，本研究提出了一种基于对数变换的全耦合方法，实现了将多个旋转部件直接嵌入到燃气轮机的热力学模型中。随后，通过地面实验数据对全耦合方法进行了验证。结果表明，基于对数变换的全耦合方法在非设计状态中仍然具有稳定的收敛性和更高的数值精度。此外，对全耦合方法与迭代耦合方法在进行了对比。结果表明，全耦合方法与迭代耦合方法在CFD模型的耦合方式和热力学模跨维度数值缩放方法将计算流体动力学（CFD）模型耦合到燃气轮机的热力学模型中，可以实现整机环境下关键部件的高保真度数值模拟。其中，跨维度迭代耦合方法主要依赖于特征图，而全耦合方法直接使用高维度的CFD模型，不依赖特性图。然而，在嵌入旋转部件时，全耦合方法难以实现而且收敛性差。针对上述问题，本研究提出了一种基于对数变换的全耦合方法，实现了将多个旋转部件直接嵌入到燃气轮机的热力学模型中。随后，通过地面实验数据对全耦合方法进行了验证。结果表明，基于对数变换的全耦合方法在非设计状态中仍然具有稳定的收敛性和更高的数值精度。此外，对全耦合方法与迭代耦合方法在进行了对比。结果表明，全耦合方法与迭代耦合方法在CFD模型的耦合方式和热力学模型的收敛原理上存在差异。
2024年第4期目次
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