水管涡带的个这里的不稳定指的是没有得到任何几何形状改变边界条件也有可能两种情况共同出现如引起振动，几何变化涡脱落引起。所有这些现象可以发生在个涡轮或泵中，需要不同的解决方案。基本方程和数值方法现代对于液压叶轮机械的研究通常是用雷诺平均方程对不可压缩流体进行描述。相对于稳态形式该动量方程包含个额外规定的不稳定变化是雷诺应力，这是从湍流模型计算。该不可压缩流连续性方程读取为并且不包含随时间变化的变量，需要强调的是，方程及表现在不同时间和空间。在空间它们显示椭圆行为，因此它们应具备所有表面的边界条件。同时由于他们的抛物线性质，在任何时候他们都不具备反馈。基于这个原因在将来他不需要任何的边界条件。这正如卡利图所示图，这就是时间离散与空间离散研究方法不同的原因。对于空间离散通常应用有限体积或有限元逼近。时间离散则采用与其不同的方法。不过，大多是使用有限差分的方法。其中的几个最常引用的有限差异近似如图示。除此之外，明确多点结构的库塔型或预测校正图表也常得到应用。必须强调的是这里提到的方法按照稳定准则节能灯标准需要个明确的时间限制的步骤。该准则取决于自身速度和地方电网的规模。隐式方法相反，始终稳定，没有限制的时第个例子显示了在低头电厂进口流动情况。这是个具有两个完全而外部的涡轮机运转顺畅，其原因预计出现在旋涡脱落入口。通过数值分析对问题进行了调查，这里试图找到个解决该问题的办法。图给出了几何证明，进行了二维和三维的计算。首先试图进行稳态模拟，但没有获得融合的解决方案。因此对其进行了不稳定状态的模拟。结果表明存在个强大的非定常运动。图显示了在不同时间步长下的速度分布。清晰可见的是旋涡，从入口和移动脱落到下游的入内涡轮机。这就是轴承发生破坏的原因。为了改善流动情况提出对几何形状进行修改。这种经过修改的几何形状如图示，与此同时建成。这就不存在了脱落涡旋的问题。有关该问题的进步详情,。讨论由于不能找到收敛的稳定状态解决方案,这表现出了流动本身的不稳定性。含有涡脱的流动经常出现这种情况。对于其而言个必要条件是，本数据表不包含抑制非定常运动的巨大的人工扩散。这同样适用于所使用的湍流模型。标准ε模型通常会产生过高涡粘度，特别是在旋转流动中，因此它往往会抑制非定常运动，在其他应用中将对其再次进行讨论。在许多情况下，为了避免过高的生产动荡，需要对流线曲率进行修正或者建立个非线性涡粘度方程。湍流模型的另点是对流动的近壁处理。众所周知，壁面函数对流动分离的预测迟缓。在涡脱中这可能会导致漩涡体积急剧减少，甚至完全抑制旋涡。如果可能的话，通过低雷诺或两层模型解决对壁流动问题可以获得更加准确的结果。根据解决了对壁流动的湍流模型鲍德温洛马克斯型得到了上述的结论。问题描述尾水管涡带是自激非定常流模拟的另例证。在这里考虑的是个直轴对称扩散器。根据混流式水轮机部分负荷运行情况来选择扩散器的流入条件。这意味着该流动显示出了包含强大漩涡流。入口速度分布和几何形状由图给出，不同时间步下的瞬时流量由图给出绘制出了压力分布表面以及三横截面二次速度矢量。显然，可以看到软木螺杆非对称式流量表，不过几何和边界条件是完全轴对称的。尾水管涡带图第二速度和低压力区域代表涡中心，显示在截面上，在图所中则表示定时间步长。显然，可以观察到旋涡中心的变化。这当然会造成压力波动及尾水管的动态力。讨论根据数表和湍流数值模型上述讨论上述也适用于本处，应用标准ε模型可以产生个稳定状态，对称的解决方案。中对此有所阐述。上面看到的结果通过应用的多尺度的ε模型及简化曲率校正得出。该模型显示的涡粘度比标准模型低得多，在旋转流动中尤其明显。在这里应用壁面函数不存在任何问题，因为流量不稳定源于其中心，而不是由近壁区域干扰所引起。结论上面列举了非定常模拟不同应用，其中涉及了由涡脱落或涡不稳定及由定子和转子相互作用产生的不稳定力所主导的应用实例。所有激励的个共同特点是需要巨大的计算资源。尤其是对转子，定子相互作用而言，必须考虑整个涡轮及定子和转子所有的流动渠道。这导致许多网格节点和巨大的计算量。另方面不稳定流旋涡，如尾水管中的尾水管涡带给不稳定模拟带来了巨大的挑战。在那里，涡流强度整体涡旋运动造成了很大影响。但仅就强旋流流动而言，非常难以计算，同时现代应用的湍流模型无法足够精确描述这种情况。对此有必要使用改进的湍流模型。虽然对于部分应用问题，该模型计算精度不高，不过般情况下我们可以从非稳态模拟中获得很多有用的信息例如这对涡轮轴的动应力有助于评估寿命。另方面该模型可以预测流动情况并评估相互间的潜在影响。叶轮机械中的液压非定常流动分析艾伯特鲁普雷希特液压机械与流体力学研究所斯图加特大学，德国摘要计算流体动力学在当今流体机械领域于流体机械搜索和发展，以及设计过程中得到了广泛的应用。不过在这些仿真过程中几乎都是应用了稳态激励。但是在本文中，将用非定常模拟显示不同的例子。这里所提出的例子含有不稳定的应用程序与自激，如涡脱落或涡绳尾水管，以及不稳定的应用程序与外部被迫改变或移动的几何形状，如转子，定子之间的相互作用。这些例子中对非定常流动的要求，潜力和限定条件进行了评估分析。同时特别对湍流模型和必要的计算工作要求进行了讨论。引言十年多来计算流体动力学在流体机械的研究和发展，以及在日常的设计和其他方面得到了应用。例如甘姆车间便是早期的成功范例。有关应用仍在持续增加。这可以在图的数据中得到。验证凡与交易文件显示比例，其中在液压机械及空蚀是研讨会提出的。同型模型的欧拉和在当代开始通常是与雷伊平均有强大的湍流模型的方程起使用。这种稳态模拟是常见的方法。由转子和定子相互作用所产生的不稳定激励可以用解决的平均多项式方法来模拟。通过这种方法，可以对零件设计中出现的很多问题得到精确的结果。然而在非稳态流的情况下涡轮机会出现不同的问题。为了获得这种情况下的信息或找到解决这些问题的方案对于非稳态需要对非稳态流进行研究分析。由于这个问题的程度和建模假设的不同，这需要个更高的计算量，相比稳定状态大约增加个百分点，不过依靠今天的电脑和软件，非定定常流问题是可以解决的。非定常问题的两个主要类型应当加以区别。第个是流动与外部强迫不稳定。这可能是不稳定的边界条件几何形状随时间变化造成的，实例便是阀门的关闭活塞泵流量的改变及转子之间的相互作用第二个是自激不稳定，这是由湾涡运动，涡脱落卡门涡旋或将非定常涡旋引起的，如尾水管涡带的个这里的不稳定指的是没有得到任何几何形状改变边界条件也有可能两种情况共同出现如引起振动，几何变化涡脱落引起。所有这些现象可以发生在个涡轮或泵中，需要不同的解决方案。基本方程和数值方法现代对于液压叶轮机械的研究通常是用雷诺平均方程对不可压缩流体进行描述。相对于稳态形式该动量方程包含个额外规定的不稳定变化是雷诺应力，这是从湍流模型计算。该不可压缩流连续性方程读取为并且不包含随时间变化的变量，需要强调的是，方程及表现在不同时间和空间。在空间它们显示椭圆行为，因此它们应具备所有表面的边界条件。同时由于他们的抛物线性质，在任何时候他们都不具备反馈。基于这个原因在将来他不需要任何的边界条件。这正如卡利图所示图，这就是时间离散与空间离散研究方法不同的原因。对于空间离散通常应用有限体积或有限元逼近。时间离散则采用与其不同的方法。不过，大多是使用有限差分的方法。其中的几个最常引用的有限差异近似如图示。除此之外，明确多点结构的库塔型或预测校正图表也常得到应用。必须强调的是这里提到的方法按照稳定准则节能灯标准需要个明确的时间限制的步骤。该准则取决于自身速度和地方电网的规模