CN114254572B - 考虑污染物沉积的航发压气机流场性能预测方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种考虑污染物沉积的航发压气机流场性能预测方法及***。该方法包括：建立三维几何模型并设立边界条件；所述三维几何模型包括：叶片、机匣、轮毂以及气流通道的颗粒三维几何模型；基于所述三维几何模型，对气体‑颗粒两相流进行数值模拟，得到颗粒的空间分布；基于所述颗粒的空间分布，对表面颗粒进行提取；采用Delaunay三角剖分算法对提取的表面颗粒进行曲面重构；对重构后的曲面的两端流场网格和固场网格进行匹配，得到耦合界面；采用插值算法对耦合界面之间的数据进行交换。本发明能够解决压气机受沙尘、盐粒、火山灰等污染物沉积造成叶片表面结构发生改变从而引起压气机流场性能改变之后的性能预测的问题。
Description
技术领域
本发明涉及流场性能预测技术领域，特别是涉及一种考虑污染物沉积的航发压气机流场性能预测方法及***。
背景技术
我国幅员辽阔，环境复杂多样，按地理位置分有海洋环境、沙漠环境、高原环境；按季节气候分有高温环境、低温环境、潮湿环境、风沙环境；按化学成份分有盐雾环境、腐蚀性废气、辐射环境。许多极端恶劣的环境因素会给发动机带来负面甚至致命的影响，如砂尘空气吸入、冰雹侵入、盐粒吸入、严寒冰粒吸入以及其他外来异物吸入等将在发动机压气机叶片上沉积，造成叶片表面形态发生改变，从而对压气机内的气动流场性能产生严重的影响。因此，针对污染物在压气机内的沉积问题，开发一项技术能有效预测该沉积特性对于发动机性能的影响程度，对于提高发动机的安全性，增强发动机恶劣环境的适应性具有重要的实际意义。
现有的对污染物沉积下压气机流场性能进行预测的方法主要有两种：
一种是基于实验对污染物堆积形貌进行直接测量而后在新的叶片边界条件下采用计算流体力学进行预测的方法，该方法只能通过事后拆装发动机进行测量或者在实验室中采用模型试验结合超高速摄影的方法获得沉积厚度，主要缺点是：(1)通过事后拆装的方式无法有效获得发动机工作状态下流场性能在颗粒堆积过程中的变化细节；(2)需要专门的场地开展实验；(3)需要占用大量的人力、物力和财力；(4)实验的周期长，同时会经常出现失败情况，需要反复进行实验，进一步增加成本；(5)测试过程中很多不确定性因素无法控制，因此获得的实验结果有时与真实过程存在一定的差别。
另一种是基于理论和数值模拟的计算方法。对于理论计算来说，存在的主要缺点是：(1)简化假设较多，与实际物理过程相差较大；(2)理论计算适用的场景有限，通常改变流场参量、环境参量就会使结果出现较大的偏差；(3)理论计算只能获得最终的结果和结论，无法获得污染物沉积过程中的细节，无法动态捕捉流场性能在污染物沉积过程中的典型现象，预估的结果与实际经常存在较大的差别；(4)理论模型中通常包含有很多人工参量，预测结果的精度与这些人工参量息息相关，影响结果的客观性。
对于现有的数值模拟技术来说，存在的缺点主要有：(1)采用的DPM颗粒轨道模型方法，对于颗粒数较多的***来说，工作量巨大，同时对于DPM来说，在二元颗粒碰撞假设条件下，颗粒相的体积分数受到巨大的限制，对于本发明所要模拟的颗粒从稀疏的运动态到沉积的浓密态来说，是一个巨大的挑战；(2)对于DEM方法来说，在大的硬化参数条件下，时间步长通常应该设为很小，进一步增加了计算时长。为克服这些缺陷，通过概率抽样将***中的所有真实颗粒由一定数量的样本颗粒来代替，每个样本颗粒代表一组性质相同的真实颗粒，颗粒间的碰撞通过碰撞概率来确定，提出了直接模拟蒙特卡洛方法(DSMC)，虽然该方法适合用于大规模数值计算，但颗粒运动的细节如颗粒在碰撞过程中的具体受力信息等无法获取，同时该方法也无法用于模拟沉积的动力学过程。
发明内容
本发明的目的是提供一种考虑污染物沉积的航发压气机流场性能预测方法及***，用以解决压气机受沙尘、盐粒、火山灰等污染物沉积造成叶片表面结构发生改变从而引起压气机流场性能改变之后的性能预测的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种考虑污染物沉积的航发压气机流场性能预测方法，包括：
建立三维几何模型并设立边界条件；所述三维几何模型包括：叶片、机匣、轮毂以及气流通道的颗粒三维几何模型；
基于所述三维几何模型，对气体-颗粒两相流进行数值模拟，得到颗粒的空间分布；
基于所述颗粒的空间分布，对表面颗粒进行提取；
采用Delaunay三角剖分算法对提取的表面颗粒进行曲面重构；
对重构后的曲面的两端流场网格和固场网格进行匹配，得到耦合界面；
采用插值算法对耦合界面之间的数据进行交换。
可选地，所述对气体-颗粒两相流进行数值模拟，具体包括：
采用光滑离散颗粒流体动力学方法对颗粒进行数值模拟；
采用有限体积方法对气流场进行数值模拟。
可选地，采用光滑离散颗粒流体动力学方法对颗粒进行数值模拟的计算公式如下：
其中，ρi为颗粒相有效密度，ρp为颗粒的实际密度，ρj为颗粒相有效密度速度矢量vij＝vi-vj，vi和vj分别为颗粒i和颗粒j的速度矢量，t为时间，mj为颗粒j的质量，Wij为颗粒i和颗粒j之间的核函数，σi和σj分别为颗粒i和颗粒j的所受到的应力张量，p为流场压力，g为重力矢量，为作用于颗粒上单位质量曳力，/>为颗粒i的壁面力，N为颗粒i周围临近颗粒的总数目，θpi为颗粒i的拟温度，/>为能量耗散项，kp为能量耗散系数，Ncθp为颗粒间碰撞产生的能量耗散项，φgp为连续相与颗粒相间的能量交换。
可选地，采用有限体积方法对气流场进行数值模拟的计算公式如下：
其中，αg为气体的体积分数，ρg为气体的密度，vg为气体的速度，ΔV为控制体体积，n为当前时间步数，n+1为下一时间步，n为控制体的面法向矢量，ΔS为控制体的表面积，Rgp为气体和颗粒之间的曳力，g为重力加速度，Pg为气体的压力，I为单位张量，τg为气体粘性剪切力。
可选地，根据插值物理量性质的不同，插值数据分为：非守恒量和守恒量；所述非守恒量表示耦合界面所传递的数据量总和不相等；所述守恒量表示耦合界面传递的数据量总和必须相等。
本发明还提供了一种考虑污染物沉积的航发压气机流场性能预测***，包括：
三维几何模型及边界条件建立模块，用于建立三维几何模型并设立边界条件；所述三维几何模型包括：叶片、机匣、轮毂以及气流通道的颗粒三维几何模型；
颗粒的空间分布确定模块，用于基于所述三维几何模型，对气体-颗粒两相流进行数值模拟，得到颗粒的空间分布；
表面颗粒提取模块，用于基于所述颗粒的空间分布，对表面颗粒进行提取；
曲面重构模块，用于采用Delaunay三角剖分算法对提取的表面颗粒进行曲面重构；
匹配模块，用于对重构后的曲面的两端流场网格和固场网格进行匹配，得到耦合界面；
插值模块，用于采用插值算法对耦合界面之间的数据进行交换。
可选地，所述颗粒的空间分布确定模块具体包括：
第一数值模拟单元，用于采用光滑离散颗粒流体动力学方法对颗粒进行数值模拟；
第二数值模拟单元，用于采用有限体积方法对气流场进行数值模拟。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明集合了计算流体力学、颗粒动力学、几何学、流固耦合等学科知识，采用计算机完成计算预测，可以获得污染物沉积过程中的所有细节、沉积过程中叶片表面形貌演变的细节以及由于表面形貌改变造成流场性能改变的细节等，一方面本发明采用了光滑离散颗粒流体动力学方法来模拟颗粒，将大量离散的颗粒看成是一种拟流体，采用颗粒介质全相态理论对颗粒从快速流动到慢速流动再到最终静态沉积整个过程进行详细描述，不仅获得颗粒的实时运动状态，同时每个光滑颗粒表征一系列具有特定粒径分布的颗粒群，大大降低计算量，实现快速精准计算；另一方面，本发明开发了流固耦合过程中的动态界面增厚方法，可以有效实现颗粒堆积过程中流场性能的实时动态计算。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例考虑污染物沉积的航发压气机流场性能预测方法的流程图；
图2为本发明实施例考虑污染物沉积的航发压气机流场性能预测方法的原理图；
图3为表面颗粒识别办法原理图；
图4为经过表面颗粒曲面重构之后的图像；
图5为最小距离示意图；
图6为非守恒量插值原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种考虑污染物沉积的航发压气机流场性能预测方法及***，用以解决压气机受沙尘、盐粒、火山灰等污染物沉积造成叶片表面结构发生改变从而引起压气机流场性能改变之后的性能预测的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-2所示，本发明提供的考虑污染物沉积的航发压气机流场性能预测方法，包括以下步骤：
步骤101：建立三维几何模型并设立边界条件；所述三维几何模型包括：叶片、机匣、轮毂以及气流通道的颗粒三维几何模型。
步骤102：基于所述三维几何模型，对气体-颗粒两相流进行数值模拟，得到颗粒的空间分布。
步骤103：基于所述颗粒的空间分布，对表面颗粒进行提取。
步骤104：采用Delaunay三角剖分算法对提取的表面颗粒进行曲面重构。
步骤105：对重构后的曲面的两端流场网格和固场网格进行匹配，得到耦合界面。
步骤106：采用插值算法对耦合界面之间的数据进行交换。
其中，步骤101具体包括：
以压气机内的某一个叶片通道为研究对象，采用商业软件SolidWorks建立叶片、机匣、轮毂、气流通道的三维几何模型，所建模型与实际装置部件组成相差不大于15％；在几何模型建立的基础上，采用Gambit软件进行网格的剖分，获得网格文件；将网格文件导入到自编程序中进行网格识别，存储网格节点数据和网格单元组成数据。
设定入口边界条件为压力入口边界，出口边界条件为压力出口边界，颗粒和气体物性参量如表1所示：
表1颗粒和气体物性参量
其中，步骤102具体包括：
颗粒的计算采用光滑离散颗粒流体动力学方法(SDPH)，该方法所需求解的方程如下：
ρi为SDPH粒子i的密度(即颗粒相有效密度)；ρp为颗粒的实际密度；速度矢量vij＝vi-vj，vi和vj分别为粒子i和粒子j的速度矢量，t为时间，mj为粒子j的质量，Wij为粒子i和粒子j之间的核函数，σi和σj分别为粒子i和粒子j的所受到的应力张量，p为流场压力，g为重力矢量，为作用于SDPH粒子上单位质量曳力，/>为壁面力，N为粒子i周围临近粒子的总数目，θpi为粒子i的拟温度，/>为能量耗散项，kp为能量耗散系数，Ncθp为颗粒间碰撞产生的能量耗散项，φgp为连续相与颗粒相间的能量交换。通过公式(1)-(3)求解获得颗粒在每一时刻的密度、速度和拟温度数值。
而后采用有限体积方法计算气流场，有限体积离散方程式如下
其中，αg为气体的体积分数，ρg为气体的密度，vg为气体的速度，ΔV为控制体体积，n为当前时间步数，n+1为下一时间步，n为控制体的面法向矢量，ΔS为控制体的表面积，Rgp为气体和颗粒之间的曳力，g为重力加速度，Pg为气体的压力，I为单位张量，τg为气体粘性剪切力。
方程组采用基于压力-速度耦合的压力耦合方程半隐式算法求解，求解过程是首先在交错网格的压力网格点上给定压力的初始近似值，相应在速度网格点上给定速度近似值，由动量方程式求出下一时刻速度的估计值，而后代入到压力修正公式，求解出所有内部网格点上的压力修正值，进而求得下一时刻的压力值，用该值重新求解动量方程，迭代直至收敛。最后获得全流场的压力和速度。
气体场和颗粒之间的相互作用力采用公式Rgp＝βgp(vg-vp)计算，β采用以下公式计算
曳力系数CD为
相对雷诺数Rep定义为
为消除两个方程间的不连续性，引入松弛因子对过渡区域中的动量交换系数进行光滑
因此，动量交换系数β可以表示为
由此，可得作用于单位质量颗粒上的曳力R′gp为
其中，步骤103具体包括：
在步骤102计算获得的颗粒空间分布的基础上，采用表面颗粒的识别方法进行提取和确定，方法如图3所示。
假定空间中有A、B、C、D、E五个粒子，A粒子为我们需要检验是否为表面粒子的主粒子，B、C、D、E为A粒子的临近粒子。以每个粒子为中心，划一个以1.0倍光滑长度为直径的圆，然后，以此从B粒子开始，连接主粒子和临近粒子绘制一条线(如图中AD实线)，将这条线延伸到A粒子圆圈的另一侧，记录该延伸线与A粒子圆圈的交点为F点。然后，判断该点是否被A粒子的任何临近粒子的圆圈所覆盖，如果没有，则表示A粒子为表面粒子，否则不为表面粒子。这样就将所有处于表面的粒子识别出来。
步骤104具体包括：
在步骤103获得的表面颗粒的基础上，采用Delaunay三角剖分算法对表面离散的颗粒进行表面重构，也就是由与相邻Voronoi多边形共享一条边的相关点连接而成的三角形，依次连接Voronoi区域有公共边的两区域所包含的两个点，就得到一个连接点集的Delaunay三角网格。其中基于Delaunay的三角化算法采用Watson算法，建立一个可以把所有数据点都包围起来的三角形，然后通过算法继续递增地在已经存在的三角化格网内***新的点。将该点与包含它的三角形或多边的每个顶点相连，形成n个新的三角形，然后利用空外接圆检测技术对它们逐个进行检测，直到所有的点都被剖分完成为止。经过表面颗粒曲面重构之后的图像如图4所示。
其中，步骤105具体包括：
在步骤104获得表面颗粒曲面之后，进行界面两端新的流场网格和固场网格的匹配。具体匹配的方法包括两个子步骤：
1)构建点-单元的关系
当对其中一个界面网格上的每个节点(目标点)应用插值时，需要计算出另外一个界面网格上与其对应的一个适合的单元(源面单元)。首先需要将目标点映射到源面上，一般来说，经过该步骤后，大量的目标点将坐落在源面的某个单元内，此时便可建立该源面与目标点的关系。对于某些目标点并不会准确的坐落在源面的某个单元内的情况时，通过计算目标点相对于源面单元的局部坐标，结合最小距离判断标准，构建耦合匹配关系。
对于三维空间中的界面耦合，给定一个三角形ΔABC和点P，其最小距离标准表示如下：
式中，θ1，θ2，θ3为指定的参数，u，v，w代表p'的重心坐标，p'是p在ΔABC定义的平面上的映射点。dt是ΔABC内跟p点距离最短的点p"与p'之间的距离，dn＝||p-p'||，如图5所示：
2)搜索算法
搜索算法用来寻找成对的单元和点的算法，本发明采用简单常用的暴力搜索，即：在所有的单元上进行循环，然后检查是否符合匹配条件。
其中，步骤106具体包括：
建立网格节点与单元的匹配关系后，便需要选择合适的插值算法来实现耦合界面之间的数据交换。根据插值物理量性质的不同，插值数据分为：非守恒量和守恒量。其中非守恒量表示耦合界面所传递的数据量总和不相等，例如位移、速度、温度等，而守恒量表示耦合界面传递的数据量总和必须相等，如载荷、流量等。
1、载荷传递
载荷传递就是将载荷从流场界面网格传递到固体场界面网格上。采用加权余量法来处理载荷传递过程，该方法能够使流体耦合界面上的总载荷和固体耦合界面上的总载荷保持一致，从而满足***能量守恒。其过程如下：
假定ps表示结构上的压力，pf表示界面处流体压力，目标为：
ps(x)＝pf(x) (13)
该等式可采用加权余量法满足。其在两边乘以一组权重函数{Wi}，再在整个界面Γ上积分，可得：
∫ΓWipsdΓ＝∫ΓWipfdΓ (14)采用有限元法求解压力如下：
式中，表示相应的单元节点j处固体和流体的压力估计值。
在方程(14)中采用Galerkin法将(15)式代入计算，可得：
上式中对左边积分可得固体界面单元的相容质量矩阵Mcs，为求解该式，对于固体压力质量矩阵转换成：
定义：
由形函数的总和特性：
可得：
2、位移传递
对于非守恒量，如位移、速度等，采用标准的非守恒插值方法：若***值的点si位于单元的节点上，目标参量t通过局部坐标u和v确定，如图6所示：
常用插值函数为：
其中，Ni为耦合参量的点所在单元的形函数。
在当前时刻的基础上，采用时间步累加的方式，计算下一个时刻数值，tn+1＝tn+Δt。
根据当前时刻数值，判定时间是否超出终止时间，假如超出终止时间则转入数据后处理流程，假如未超出终止时间则返回步骤102，在新的固壁边界和固场传递给流场数据的基础上，进行新一时刻流场的模拟计算。
结束计算并进行数据后处理
假如计算已经结束，则对上述步骤计算得到的数据，采用后处理软件Tecplot进行作图显示，获得流场的速度、密度、压力数据分布，获得颗粒的位移、速度、拟温度等数据变化过程，还获得由污染物颗粒沉积造成叶片表面尺寸增厚的完整过程。在这些数据的基础上分析污染物沉积造成压气机流场性能影响的主要因素，为后期对压气机防尘装置的改进和研发、掌控压气机性能受污染物影响规律、提高压气机的工作稳定性提供理论支撑。
本发明还提供了一种考虑污染物沉积的航发压气机流场性能预测***，包括：
三维几何模型及边界条件建立模块，用于建立三维几何模型并设立边界条件；所述三维几何模型包括：叶片、机匣、轮毂以及气流通道的颗粒三维几何模型；
颗粒的空间分布确定模块，用于基于所述三维几何模型，对气体-颗粒两相流进行数值模拟，得到颗粒的空间分布；
表面颗粒提取模块，用于基于所述颗粒的空间分布，对表面颗粒进行提取；
曲面重构模块，用于采用Delaunay三角剖分算法对提取的表面颗粒进行曲面重构；
匹配模块，用于对重构后的曲面的两端流场网格和固场网格进行匹配，得到耦合界面；
插值模块，用于采用插值算法对耦合界面之间的数据进行交换。
其中，所述颗粒的空间分布确定模块具体包括：
第一数值模拟单元，用于采用光滑离散颗粒流体动力学方法对颗粒进行数值模拟；
第二数值模拟单元，用于采用有限体积方法对气流场进行数值模拟。
本发明的有益效果如下：
本发明一方面在相比传统的实验研究和理论研究方面具有优势：仅需要电子计算机便可完成计算，无需实验开展所需要的实验台、光学测量装置、航空发动机压气机装置等物品，因此大大减少人力、物力和财力的消耗，同时可以重复进行计算，不影响计算的结果，可以清晰的捕获切割过程中的每一个细节，是对开展实际实验的较好地补充；另外，本发明是从最本质的物理过程出发进行数值模拟，再现的是实际动力学过程中的各个细节，克服了理论预测将中间过程当成黑盒的不足，本发明不仅可以预测最终的切割性能，同时还可以深入揭示流-固-粒耦合过程机理，改进理论预测模型，为高精度的理论预测提供支撑。
本发明另一方面在相比同类型的数值仿真方法上面具有优势：本发明同时考虑了颗粒运动沉积计算、流场计算，又考虑了由于颗粒沉积造成流场边界条件发生改变的过程，实现对这一复杂问题的有效模拟，计算可获得伴随颗粒沉积的每一个时刻状态而造成压气机流场特性改变的细节；同时，本发明中的颗粒求解方法具有计算量小、精度高的优势。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种考虑污染物沉积的航发压气机流场性能预测方法，其特征在于，包括：
建立三维几何模型并设立边界条件；所述三维几何模型包括：叶片、机匣、轮毂以及气流通道的颗粒三维几何模型；
基于所述三维几何模型，对气体-颗粒两相流进行数值模拟，得到颗粒的空间分布；
基于所述颗粒的空间分布，对表面颗粒进行提取；具体包括：假定空间中有A、B、C、D、E五个粒子，A粒子为需要检验是否为表面粒子的主粒子，B、C、D、E为A粒子的临近粒子，以每个粒子为中心，划一个以1.0倍光滑长度为直径的圆，然后，以此从B粒子开始，连接主粒子和临近粒子绘制一条线，将这条线延伸到A粒子圆圈的另一侧，记录该延伸线与A粒子圆圈的交点为F点，然后，判断该点是否被A粒子的任何临近粒子的圆圈所覆盖，如果没有，则表示A粒子为表面粒子，否则不为表面粒子，这样就将所有处于表面的粒子识别出来；
采用Delaunay三角剖分算法对提取的表面颗粒进行曲面重构；
对重构后的曲面的两端流场网格和固场网格进行匹配，得到耦合界面；
采用插值算法对耦合界面之间的数据进行交换；
采用光滑离散颗粒流体动力学方法对颗粒进行数值模拟的计算公式如下：
其中，ρi为颗粒相有效密度，ρp为颗粒的实际密度，ρj为颗粒相有效密度速度矢量vij＝vi-vj，vi和vj分别为颗粒i和颗粒j的速度矢量，t为时间，mj为颗粒j的质量，Wij为颗粒i和颗粒j之间的核函数，σi和σj分别为颗粒i和颗粒j的所受到的应力张量，p为流场压力，g为重力矢量，为作用于颗粒上单位质量曳力，fi bp为颗粒i的壁面力，N为颗粒i周围临近颗粒的总数目，θpi为颗粒i的拟温度，kp▽θp为能量耗散项，kp为能量耗散系数，Ncθp为颗粒间碰撞产生的能量耗散项，φgp为连续相与颗粒相间的能量交换。
2.根据权利要求1所述的考虑污染物沉积的航发压气机流场性能预测方法，其特征在于，所述对气体-颗粒两相流进行数值模拟，具体包括：
采用光滑离散颗粒流体动力学方法对颗粒进行数值模拟；
采用有限体积方法对气流场进行数值模拟。
3.根据权利要求2所述的考虑污染物沉积的航发压气机流场性能预测方法，其特征在于，采用有限体积方法对气流场进行数值模拟的计算公式如下：
其中，αg为气体的体积分数，ρg为气体的密度，vg为气体的速度，ΔV为控制体体积，n为当前时间步数，n+1为下一时间步，n为控制体的面法向矢量，ΔS为控制体的表面积，Rgp为气体和颗粒之间的曳力，g为重力加速度，Pg为气体的压力，I为单位张量，τg为气体粘性剪切力。
4.根据权利要求1所述的考虑污染物沉积的航发压气机流场性能预测方法，其特征在于，根据插值物理量性质的不同，插值数据分为：非守恒量和守恒量；所述非守恒量表示耦合界面所传递的数据量总和不相等；所述守恒量表示耦合界面传递的数据量总和必须相等。
5.一种考虑污染物沉积的航发压气机流场性能预测***，其特征在于，包括：
三维几何模型及边界条件建立模块，用于建立三维几何模型并设立边界条件；所述三维几何模型包括：叶片、机匣、轮毂以及气流通道的颗粒三维几何模型；
颗粒的空间分布确定模块，用于基于所述三维几何模型，对气体-颗粒两相流进行数值模拟，得到颗粒的空间分布；
表面颗粒提取模块，用于基于所述颗粒的空间分布，对表面颗粒进行提取；具体包括：假定空间中有A、B、C、D、E五个粒子，A粒子为需要检验是否为表面粒子的主粒子，B、C、D、E为A粒子的临近粒子，以每个粒子为中心，划一个以1.0倍光滑长度为直径的圆，然后，以此从B粒子开始，连接主粒子和临近粒子绘制一条线，将这条线延伸到A粒子圆圈的另一侧，记录该延伸线与A粒子圆圈的交点为F点，然后，判断该点是否被A粒子的任何临近粒子的圆圈所覆盖，如果没有，则表示A粒子为表面粒子，否则不为表面粒子，这样就将所有处于表面的粒子识别出来；
曲面重构模块，用于采用Delaunay三角剖分算法对提取的表面颗粒进行曲面重构；
匹配模块，用于对重构后的曲面的两端流场网格和固场网格进行匹配，得到耦合界面；
插值模块，用于采用插值算法对耦合界面之间的数据进行交换
采用光滑离散颗粒流体动力学方法对颗粒进行数值模拟的计算公式如下：
其中，ρi为颗粒相有效密度，ρp为颗粒的实际密度，ρj为颗粒相有效密度速度矢量vij＝vi-vj，vi和vj分别为颗粒i和颗粒j的速度矢量，t为时间，mj为颗粒j的质量，Wij为颗粒i和颗粒j之间的核函数，σi和σj分别为颗粒i和颗粒j的所受到的应力张量，p为流场压力，g为重力矢量，为作用于颗粒上单位质量曳力，fi bp为颗粒i的壁面力，N为颗粒i周围临近颗粒的总数目，θpi为颗粒i的拟温度，kp▽θp为能量耗散项，kp为能量耗散系数，Ncθp为颗粒间碰撞产生的能量耗散项，φgp为连续相与颗粒相间的能量交换。
6.根据权利要求5所述的考虑污染物沉积的航发压气机流场性能预测***，其特征在于，所述颗粒的空间分布确定模块具体包括：
第一数值模拟单元，用于采用光滑离散颗粒流体动力学方法对颗粒进行数值模拟；
第二数值模拟单元，用于采用有限体积方法对气流场进行数值模拟。
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