题目：波转子准一维数值模拟及气动设计研究

波转子能够利用非定常压力波实现能量的直接交换，该技术有望突破材料、部件强度等因素限制，进一步能够提高航空发动机的机械性能以及运行特性。由于其内部流场的高度复杂性，实验难以准确测量，数值模拟是波转子技术必不可少的手段。波转子的准一维数值模拟，计算网格数少，计算效率高，适用于波转子设计过程中的反复修改以及优化。
本文围绕波转子准一维数值模拟方法展开，研究维数值模拟方法以及如何提高其计算方法的精度问题。计算结果表明，基于一维欧拉方程的一维数值模拟精度较低，本文在一维欧拉方程中添加粘性、传热源项，以计入多维流动的影响，发展准一维数值模拟方法。研究表明该准一维数值模拟方法合理，计算精度满足需求。
在验证准一维数值模拟方法可行性的基础上，本文发展了波转子准一维气动设计方法，校验了给定的初始设计波转子，研究表明初始设计不合理。按照波系匹配原则，调节各端口开闭位置，本文完成了初始设计的优化工作。研究表明优化设计的高增压比波转子基本实现流量平衡，性能参数也有所提高。本文重新设计的低增压比四端口通流波转子几何结构，不仅保证了波系匹配，且内部流场品质较好，性能较优。
本文初步探讨波转子的转速特性，研究不同转速下波转子的性能特性变化规律。研究表明：设计转速下，波转子流量匹配最优，二次回流量最小，燃气膨胀比最大。在60%—120% 转速范围内，波转子的空气增压比以及增压效率、燃气膨胀效率随着转速的增加而增大，转速过高，波转子失效。此外，改变进口总温以及转速，保证折合转速不变，波转子的转速特性基本保持不变，空气压缩效率以及燃气膨胀效率略有降低。