熱痕渦輪葉排相互作用的并行計算程序開發(fā)與數值研究的開題報告

熱痕渦輪葉排相互作用的并行計算程序開發(fā)與數值研究的開題報告題目：熱痕渦輪葉排相互作用的并行計算程序開發(fā)與數值研究一、研究背景熱痕是渦輪機葉片在高溫高壓作用下出現的一種疲勞破壞現象。熱痕對于渦輪機的性能和壽命影響非常大，因此熱痕問題一直是渦輪機領域研究的熱點之一。渦輪機葉排是由多個葉片組成的結構，其間的相互作用會影響熱痕的分布和擴展。現有的研究中大多采用CFD方法進行熱痕的數值模擬，但考慮葉排相互作用時需要進行大規(guī)模計算，因此需要高效的并行計算程序。二、研究目標和意義本研究的主要目標是開發(fā)一種高效的熱痕渦輪葉排相互作用的并行計算程序。具體來說，需要實現以下幾個方面的內容：1.基于MPI和OpenMP等并行計算技術，開發(fā)能夠支持大規(guī)模并行計算的熱痕渦輪葉排相互作用數值模擬程序；2.針對熱痕的數值模擬方法，采用適當的數值格式和離散格式，使模擬結果更加準確可靠；3.在模擬過程中考慮葉排相互作用的影響，可以有效研究熱痕擴展規(guī)律；4.驗證程序的可靠性和準確性，為渦輪機的設計和優(yōu)化提供參考。研究的意義在于：提供一種高效的方法來研究熱痕在葉排相互作用中的擴展規(guī)律，可以為渦輪機的開發(fā)和優(yōu)化提供重要的理論依據和實驗支持。三、研究內容1.熱痕的數值模擬方法：采用預測校正雷諾平均（PRL）方程等數值方法解決高速流動中的流動問題，通過求解熱傳導方程模擬熱傳輸過程，考慮熱痕對流動和傳輸的影響，確定熱痕擴展規(guī)律。2.基于MPI和OpenMP并行計算技術的計算程序開發(fā)：使用C++語言，采用MPI和OpenMP并行技術，進行熱痕渦輪葉排相互作用的大規(guī)模并行計算。3.程序性能優(yōu)化：通過算法優(yōu)化和并行優(yōu)化手段提高計算程序的效率和可靠性。4.數值模擬結果的分析和驗證：分析熱痕擴展規(guī)律和渦輪機葉排相互作用對熱痕的影響，驗證分析結果的可靠性和準確性。四、研究計劃和進度安排1.第一年：初步研究熱痕數值模擬方法，基于單節(jié)點進行程序開發(fā)；2.第二年：深入研究熱痕渦輪葉排相互作用的數值模擬方法，進行算法和程序優(yōu)化，基于多節(jié)點進行程序開發(fā)；3.第三年：進行大規(guī)模并行計算時程序的性能評估，并進行分析和驗證。五、預期成果和創(chuàng)新點1.開發(fā)出高效的熱痕渦輪葉排相互作用的并行計算程序；2.研究和驗證熱痕在渦輪機葉排相互作用中的擴展規(guī)律，為渦輪機的設計和優(yōu)化提供科學依據；3.探索大規(guī)模并行計算在高性能計算領域的應用，推動該領域的進一步發(fā)展。六、參考文獻1.BapatA.,WillisJ.,Numericalsolutionsofheattransferproblemsinvolvingthermalcrackinginturbineblades,TransactionsoftheASME,JournalofEngineeringforGasTurbinesandPower,2004,126(1):3-10.2.LattimeS.B.,JovilesJ.A.,Aninvestigationintobladecoolingbytheheatpipeprinciple,JournalofEngineeringforPower,1972,