熱痕渦輪葉排相互作用的并行計(jì)算程序開(kāi)發(fā)與數(shù)值研究的開(kāi)題報(bào)告

熱痕渦輪葉排相互作用的并行計(jì)算程序開(kāi)發(fā)與數(shù)值研究的開(kāi)題報(bào)告題目：熱痕渦輪葉排相互作用的并行計(jì)算程序開(kāi)發(fā)與數(shù)值研究一、研究背景熱痕是渦輪機(jī)葉片在高溫高壓作用下出現(xiàn)的一種疲勞破壞現(xiàn)象。熱痕對(duì)于渦輪機(jī)的性能和壽命影響非常大，因此熱痕問(wèn)題一直是渦輪機(jī)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。渦輪機(jī)葉排是由多個(gè)葉片組成的結(jié)構(gòu)，其間的相互作用會(huì)影響熱痕的分布和擴(kuò)展。現(xiàn)有的研究中大多采用CFD方法進(jìn)行熱痕的數(shù)值模擬，但考慮葉排相互作用時(shí)需要進(jìn)行大規(guī)模計(jì)算，因此需要高效的并行計(jì)算程序。二、研究目標(biāo)和意義本研究的主要目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種高效的熱痕渦輪葉排相互作用的并行計(jì)算程序。具體來(lái)說(shuō)，需要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：1.基于MPI和OpenMP等并行計(jì)算技術(shù)，開(kāi)發(fā)能夠支持大規(guī)模并行計(jì)算的熱痕渦輪葉排相互作用數(shù)值模擬程序；2.針對(duì)熱痕的數(shù)值模擬方法，采用適當(dāng)?shù)臄?shù)值格式和離散格式，使模擬結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠；3.在模擬過(guò)程中考慮葉排相互作用的影響，可以有效研究熱痕擴(kuò)展規(guī)律；4.驗(yàn)證程序的可靠性和準(zhǔn)確性，為渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供參考。研究的意義在于：提供一種高效的方法來(lái)研究熱痕在葉排相互作用中的擴(kuò)展規(guī)律，可以為渦輪機(jī)的開(kāi)發(fā)和優(yōu)化提供重要的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)支持。三、研究?jī)?nèi)容1.熱痕的數(shù)值模擬方法：采用預(yù)測(cè)校正雷諾平均（PRL）方程等數(shù)值方法解決高速流動(dòng)中的流動(dòng)問(wèn)題，通過(guò)求解熱傳導(dǎo)方程模擬熱傳輸過(guò)程，考慮熱痕對(duì)流動(dòng)和傳輸?shù)挠绊?，確定熱痕擴(kuò)展規(guī)律。2.基于MPI和OpenMP并行計(jì)算技術(shù)的計(jì)算程序開(kāi)發(fā)：使用C++語(yǔ)言，采用MPI和OpenMP并行技術(shù)，進(jìn)行熱痕渦輪葉排相互作用的大規(guī)模并行計(jì)算。3.程序性能優(yōu)化：通過(guò)算法優(yōu)化和并行優(yōu)化手段提高計(jì)算程序的效率和可靠性。4.數(shù)值模擬結(jié)果的分析和驗(yàn)證：分析熱痕擴(kuò)展規(guī)律和渦輪機(jī)葉排相互作用對(duì)熱痕的影響，驗(yàn)證分析結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。四、研究計(jì)劃和進(jìn)度安排1.第一年：初步研究熱痕數(shù)值模擬方法，基于單節(jié)點(diǎn)進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)；2.第二年：深入研究熱痕渦輪葉排相互作用的數(shù)值模擬方法，進(jìn)行算法和程序優(yōu)化，基于多節(jié)點(diǎn)進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)；3.第三年：進(jìn)行大規(guī)模并行計(jì)算時(shí)程序的性能評(píng)估，并進(jìn)行分析和驗(yàn)證。五、預(yù)期成果和創(chuàng)新點(diǎn)1.開(kāi)發(fā)出高效的熱痕渦輪葉排相互作用的并行計(jì)算程序；2.研究和驗(yàn)證熱痕在渦輪機(jī)葉排相互作用中的擴(kuò)展規(guī)律，為渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)；3.探索大規(guī)模并行計(jì)算在高性能計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)該領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。六、參考文獻(xiàn)1.BapatA.,WillisJ.,Numericalsolutionsofheattransferproblemsinvolvingthermalcrackinginturbineblades,TransactionsoftheASME,JournalofEngineeringforGasTurbinesandPower,2004,126(1):3-10.2.LattimeS.B.,JovilesJ.A.,Aninvestigationintobladecoolingbytheheatpipeprinciple,JournalofEngineeringforPower,1972,