采用编程计算与数值模拟对比分析的方法对多元混合制冷剂离心压缩机压缩性能进行了研究;建立了离心压缩机叶轮损失模型并利用MATLAB编程计算不同混合制冷剂重组分配比和不同进口温度下离心叶轮压比及多变效率;通过ANSYS-CFX基于SST湍流模型对相同工况下离心叶轮内部流场及压缩性能进行分析。结果表明数值模拟性能参数变化趋势与编程计算所得结果基本一致,叶轮多变效率随进口温度升高而呈现先升高后降低的趋势;混合制冷剂中重组分的增加会使压缩过程压比升高,叶轮损失减小,叶轮多变效率升高;研究结果可为混合制冷剂离心压缩过程进口参数的优化设计提供理论参考。

为展开运动边界下离心叶轮流场的数值分析,独立开发了网格变形程序和非定常流动模拟程序,实现了流场中振动离心叶轮的气动阻尼计算。采用紧支径向基函数法进行结构到气动表面变形的数据传递,应用二叉树技术进行壁面距离的计算,大幅提高了网格变形和流场分析中距离搜索的计算效率。通过振动叶栅和径向叶轮的算例,验证了程序应用于运动边界流场计算和叶轮流场模拟的正确性。以半开式叶轮为对象,展开其在行波振动条件下气动阻尼的计算分析。结果表明,叶轮在前、后行波振动下的气动阻尼均为正,后行波振动引起的气动推力和气动阻尼较大,叶轮表面的平均气动功率密度呈现循环对称的分布特征。

研究离心叶轮压气机性能优化问题,针对发展迅速、准确预测复杂流动离心压气机的性能设计是非常必要的。传统方法用显式时间推进法效率低、收敛速度慢等缺点,采用隐式残差光顺以及基于变分原理的多重网格方法,具有计算效率高、收敛速度快等特点的数值仿真,采用改进的数值算法对内部三维粘性流场进行了数值仿真,给出了多重网格重数对收敛速度的影响,数值预测了不同流量下的流场流动情况,并与实验结果进行了比较。研究结果表明,多重网格可以有效地加速收敛,数值结果与试验结果吻合较好,改进的数值方法可以较好的预测离心叶轮的性能。

采用数值计算方法来研究离心叶轮内的二次流和射流一尾迹结构，通过改变叶片和采用长短叶片结构等方法分析其对离心叶轮内流场的影响，并得出了两项结论。

采用高阶各向异性ｋ－ε模型（ＭＡＫＥ）和标准ｋ－ε模型（ＳＫＥ）对实验离心叶轮内设计工况下的三维湍流流场进行了数值计算，并与采用ＬＤＶ测量系统测得的实验结果进行了比较，结果表明：两种模型均能模拟出设计工况下离心叶轮内气流的流动变化及二次流动现象，但由ＳＡＫＥ模型考虑了旋转和曲率在流动过程中的影响，故在气流的分布趋势，流动方向的变化等方面，与实验值更接近。

采用SIMPLEC算法对Ghost叶轮的三维非定常流场进行了数值模拟。利用计算所得流场结果并结合Lighthill和Lowson声学方程计算了由叶片表面非定常脉动力产生的气动噪声。计算结果袁明：气动噪声的峰值主要集中在基频及其谐波附近；与静止的点声源相比，运动的点声源不仅使声场存在明显的多普勒效应，还会使声场的强度产生较大的变化；但对转速恒定的旋转点声源，加速度的变化对声场的影响可以忽略；从声场的分布来看，整个旋转叶轮可以看成是一个按简谐变化的偶极子源，数值计算结果与理论分析的结果吻合良好。

在叶轮转速n＝1500rpm对应的设计工况下,利用两维数字式粒子图像速度场仪(DPIV)对风机模型从叶轮出口至无叶扩压器区域内部流动状态进行整场测量,在'锁相'状态下获得沿扩压器宽度方向上三个径向面的瞬态速度场、涡量场的分布,并进一步对时均流场的流动特性进行全面讨论.测量结果表明:设计工况下,叶轮出口流动呈现典型的'射流-尾迹'流动结构,其对无叶扩压器内部流动状态具有深刻的影响.旋涡由叶轮叶片表面边界层的粘性切应力产生,并随流动被输运至下游无叶扩压器,然后随着流动的均匀化而逐渐消失.涡量的分布及变化反映了无叶扩压器内部流体相互掺混和能量传递、重新分布从而达到均匀化的过程.随着半径的增加,尽管无叶扩压器内流动在圆周方向亦逐渐趋于均匀化,但沿宽度方向的差距未得到改善,这将导致沿轴向α不变原则设计的叶片扩压...

针对目前准三维方法在低比转速离心叶轮的流场计算中的结果不太令人满意的现实情况，将奇点分布法用于该领域的计算，并经实例计算验证了该方法的可行性，且在计算过程中显示出该方法的简单、快捷和结果精确程度高的特点．

通过噪声测试得到了三维频谱图,对噪声信号进行了分析,得到了叶轮外罩可能存在的激励频率,给出了基于噪声测试的叶轮外罩共振评估方法。对离心叶轮和叶轮外罩进行了有限元分析,给出了叶轮外罩与离心叶轮耦合共振的评估方法。结果表明噪声测试频谱分析所得频率成分包含了转子叶片通过频率和不确定性激励频率,通过有限元分析可以考虑离心叶轮大小叶片与叶轮外罩的耦合共振作用。试验与有限元分析相结合对叶轮外罩进行振动评估的方法可以较全面地考虑可能存在的多种形式的激励频率。

以矢量方法分析了旋转叶轮叶片间流体质点的受力及外力产生的功率，从一特殊角度导出了基本方程。这些分析和计算与传统的动量矩方法有重大区别，从根本上揭示了水流质点能量增长的原因与方式，以及叶轮流道中水流压力增长的重要规律。理论分析与叶轮内流场模拟计算结果基本一致。