题目：高位进气旋转盘腔流动与换热数值模拟及湍流模型研究

本文将实际发动机的涡轮盘腔冷却系统简化为：冷气从静盘外缘的进气孔流入腔体，从转静盘间隙流出。主要通过数值模拟的方法对该高位进气转静系旋转盘腔内的流动与换热进行了研究，同时为提高湍流计算准确度引入了GAO-YONG湍流模型，对该模型在涡轮盘腔流动与换热计算中的适用性作了初步的探索性工作。在前人工作基础上对已有的计算流动与换热问题的通用数值计算程序重新进行了检测、调试和编制。湍流模型采用扩展的混合长度模型。经过与一些经典的理论结果和公认的实验数据进行比较，证明了此程序的可靠性和通用性。通过计算得到以下结论：(1) 在计算域内自进气口流入的射流可直接冲击到转盘表面，造成了进气孔以下的冷气的出流不畅，致使进气孔以下的这部分气体温度明显偏高。(2) 盘心区域温度梯度比较小。(3) 固定转速改变流量和固定流量改变转速两种情况下，盘面局部努赛尔特数的峰值均出现在射流入口处，该处附近换热最为充分，盘心区域的值比较低。(4) 平均努赛尔特数随旋转雷诺数和流量系数的增加均呈增大的趋势，在本文计算范围内，流量系数的影响要比旋转雷诺数的影响显著。在对湍流物理机制深刻理解基础上，高歌和熊焰将统计侧偏平均方法应用于N-S方程并引入各向异性的张量涡粘系数和独立的机械能方程，发展了一套完整的湍流模型理论，并由此推导出不含任何经验系数的封闭控制方程组。为提高湍流计算准确度，本文将GAO-YONG湍流模型引入到旋转盘腔流动与换热计算中。推导了该理论方程组在三维圆柱坐标系下的分量形式，同时使用有限体积法在交错网格下对动量方程进行离散，在主网格下对连续方程、机械能方程和能量方程进行离散，并编写数值计算程序，限于时间关系这部分工作未能给出验证性的算例。