叶轮机械是一个形状复杂的旋转机械，其复杂的流道几何形状、高速旋转、流体黏性以及动、静部件间的相互干涉作用决定了叶轮机械内部的流动必然是极其复杂的三维的、黏性的、非定常的流动，而定常计算不能模拟这种真实的非定常流场，因而要对所研究的离心压气机中的流动做细致的描述就必须进行非定常计算，从而可以更好地对其中的流动进行分析。
流场非定常计算分为两步：首先，进行流场定常计算，为非定常计算提供初流场和边界条件；然后，进行叶轮单通道三维非定常计算。定常计算的边界条件：入口总压、出口质量流量、固体壁面绝热、无滑移。根据定常计算结果可以得到压气机出口总压的面积平均值，并以此作为非定常计算的出口边界条件，非定常计算中的入口、壁面边界条件与定常计算中一致。
非定常计算过程中应用滑移网格技术，即扩压器网格位置保持不变而叶轮网格沿着转动方向不断转动，叶轮每次转动的角度由物理时间步长和转速确定。为了充分捕捉动静干涉作用下流场参数的脉动情况，非定常计算采用双重时间步法，设非定常数值模拟过程中物理时间步长等于叶轮转过一个流道角度的1/10，根据叶轮的旋转速度和通道数，确定具体的非定常物理时间步长。
经非定常流场计算，得出压气机转速为90 000 r/min、质量流量为0.42 kg/s时的压比、效率分别为3.03、79.94%，相应工况的压气机实测压比、效率分别为2.775、77.3%，两者符合较好。非定常计算得到的压气机流场子午面的流动分布如图12－42所示。
图12－42 压气机子午面流场分布非定常计算结果（书后附彩插）(www.xing528.com)
主叶片、分流叶片表面压力分布如图12－43所示。可见，主叶片、分流叶片压力面和吸力面的静压均在靠近进口段处压力较小，压力沿流动方向逐渐升高；主叶片压力面靠近分流叶片前缘的位置存在一个低压区域，主要是由于气流流经分流叶片前缘在吸力面加速，使得主叶片压力面压力减小。
图12－43 主叶片与分流叶片表面压力分布（书后附彩插）
（a）主叶片压力面；（b）主叶片吸力面；（c）分流叶片压力面；（d）分流叶片吸力面
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