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申请/专利权人：西安西热节能技术有限公司;西安热工研究院有限公司

摘要：本发明公开了一种适用于汽轮机叶片流热固耦合分析方法，本发明首先在所建立的模型上进行流体计算域与固体计算域间的热‑流耦合计算，为了实现流体域和固体域热通量和温度的守恒传递，二者之间采用热连接面进行数据传递，流体域和固体域内同步求解并实时数据传递。接着在所建立的模型上进行流体计算域与固体计算域间的热‑固耦合计算，其中热‑固分析以传递并施加在固体表面的CFD压力结果作为边界条件，并读入热分析得到的节点温度作为热载荷，同时施加相应的约束条件以及转速，从而实现了模型的综合应力分析，可极大程度的提高模型计算方法的真实性及计算结果可靠性。

主权项：1.一种适用于汽轮机叶片流热固耦合分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，根据汽轮机的流通结构，建立叶片几何模型，并依据实际工况建立流体及固体计算域；S2，分别对流体计算域及固体计算域进行网格刨分，生成多块结构化网格；S3，确定流体及固体计算模型的边界条件；S4，在叶片几何模型上进行流体计算域与固体计算域间的热-流耦合计算，对流体域和固体域之间的传热进行分析，流体域和固体域内同步求解并实时数据传递；S5，在流体域中通过流动求解器数值求解雷诺时均Navier-Stokes方程组，并引入Boussinesq湍流模型假设使湍流计算雷诺时均Navier-Stokes方程组封闭，通过计算获取流体计算域压力和温度及流速；S6，在固体域中只对热传导方程进行求解，在热连接面建立流体域和固体域之间的温度分布曲线，并通过热平衡方程进行反复的迭代求解以保证两侧热通量守恒传递，通过计算获取节点温度；S7，在叶片几何模型上进行流体计算域与固体计算域间的热-固耦合计算，热-固耦合分析以传递并施加在固体表面的流体域压力结果作为边界条件，并读入S4中热-流耦合计算分析得到的节点温度作为热载荷，施加相应的约束条件以及转速，最终对模型进行综合应力分析；S4中，固体域中对热传导方程进行求解，控制体离散热传导方程为： 其中，为单元控制体体积，为控制体面上法向量，为固体导热系数，为固体材料密度，为比热；S4中，流体域和固体域之间的热连接面采用完全非匹配热连接技术，由FNMB分解算法得到的单元进行热耦合方程求解得到每个单元独立的连接面温度和热通量，而将两侧单元上的面温度通过加权平均计算获得单元体温度；S4中，热耦合方程如下： 其中，单元面完全未连接时，当单元面部分连接时，当完全连接时。

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