机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (12): 398-413.doi: 10.3901/JME.260156
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张恩搏, 吴一鸣, 冯彦力, 沈明芋, 赵昆鹏, 白博峰
ZHANG Enbo, WU Yiming, FENG Yanli, SHEN Mingyu, ZHAO Kunpeng, BAI Bofeng
摘要: 针对高速旋转机械内真实气体热物性强烈突变导致流动过程模拟精度低、难以准确分析其气动特性等问题,开发一套高精度数值仿真平台。平台包括前处理模块、流动求解器和后处理模块,可实现通流域建模与网格划分、定常与非定常真实气体流动过程求解和流场仿真结果呈现等功能。流动求解器中真实气体热物性耦合迭代方法可准确计算热物性非线性突变行为,有限体积三阶通量重构格式可实现复杂通流结构内激波间断的精确捕捉,预处理全隐时间步进方法可解决低速流中特征速度差异带来数值振荡和伪物理解的问题。采用标准算例与试验对平台的性能进行了验证,并应用于超临界CO2离心压缩机内部流场分析,结果表明:开发的数值仿真平台具备高速旋转机械流体域建模、网格划分、流场模拟仿真与结果呈现功能,可实现激波等复杂流动过程的准确模拟,收敛速度与稳定性优于传统数值格式;可预测超临界CO2离心压缩机内流场分布,气动特性分析结果与试验相近。因此,开发的数值仿真平台有望为高速旋转机械内真实气体流场与气动特性分析提供解决方案。
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