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水轮发动机的涡轮设计与流场优化水轮发动机作为一种重要的能源转化设备，其效率和性能直接关系到能源利用的高效与否。
在水轮发动机中，涡轮作为一个核心部件，其设计和流场优化对整个水轮发动机的性能有着至关重要的影响。
本文将就水轮发动机的涡轮设计和流场优化展开探讨。
首先，在涡轮的设计方面，需要考虑到叶轮的形状、叶片数量、叶片厚度、叶片高度等因素。
叶轮的形状将决定着水流通过时的受力情况以及能量转化效率，因此必须进行精确的设计计算。
叶片数量的选择则要根据实际的工况需求来确定，通常是在考虑到叶轮负荷和稳定性的基础上进行折中。
叶片的厚度和高度也需要进行研究和优化，以确保叶片的强度和刚度在承受水流冲击和离心力的作用下能够保持稳定。
其次，流场的优化也是涡轮设计中不可或缺的一环。
流场的优化能够通过数值模拟和实验手段来实现，其中数值模拟技术的发展为流场优化提供了更为便捷和经济的手段。
通过数值模拟，可以对涡轮内部的水流情况进行精确的模拟分析，找出其中可能存在的流动分离、涡脱落、压力失调等问题，并及时进行优化调整。
同时，流场优化也可以通过涡轮整体结构或局部流道的调整来实现，如增加尾流控制器、改变导叶角度、优化进口流道等手段。
最后，涡轮的设计与流场的优化是一项复杂系统工程，需要工程师们的不懈努力和精益求精。
通过不断的理论研究、仿真计算、实验验证和工程改进，才能够不断提升水轮发动机的性能和效率，为我国水力能源的开发与利用做出更大的贡献。
水轮发动机作为水力能源的转化装置，在我国的能源结构中扮演着举足轻重的角色。
优化其涡轮设计与流场，对于提升水轮发动机的效率、减少资源浪费具有重要的意义。
在未来，我国水力能源的开发利用将迎来更为广阔的发展空间，而涡轮的设计与流场优化将成为其中的关键技术之一。
带分流叶片离心压气机培训教程NUMECA FINE/Turbo TM 8.2_1w w .n u m e c a -b e i j i n g .c o m培训内容¾AutoGridTM 网格生成¾FINE TM 计算设定¾CFView TM 结果处理数据准备w w .n u m e c a -b e i j i n g .c o m¾HUB: 轮毂、轮盘、下端壁、内环壁¾SHROUD: 轮缘、轮盖、上端壁、外环壁¾Suction Side: 叶片吸力面¾Pressure Side: 叶片压力面¾Leading Edge: 叶片前缘线¾Trailing Edge: 叶片尾缘线¾Spanwise: 展向、叶高方向¾Azimuthal: 周向、叶片-叶片方向（B2B ）¾Streamwise: 流向¾Meridional: 子午面¾Periodicity: 周期，叶片数常用术语geomTurbo文件格式w w .n u m e c a -b e i j i n g .c o m从三维图提取所需数据叶轮数据提取：1. 运行IGG2. 调入.igs 文件3. 铺设网格面（分别针对吸力面、压力面）4. 调整网格面数目及分布5. 用网格面生成几何面6. 将几何面用多条曲线表示7. 将这些曲线分别输出端壁数据提取：选中轮毂和轮盖上任意一条从进口至出口的曲线输出即可。
第一部分：网格生成w w .n u m e c a -b e i j i n g .c o m可选操作1.添加等Z （R ）线（Add Z Constant Line ）2.子午通道控制（Flow Path Control ）展向网格数目、等距网格比例、叶顶/叶根间隙等。
3.B2B 网格控制(B2B Mesh Control)周期性连接表面控制（匹配/非匹配）、周向网格数目控制、间隙内网格控制等。
涡轮增压技术103这篇文章涉及较多的涡轮技术，包括描述压缩机的部分特性曲线图、计算发动机的增压比和空气质量流量，怎样在特性曲线图上绘制点来帮助你选择合适的涡轮增压器。
把你的计算器放在手边吧。
一压缩机部分特性曲线图[1]压缩机特性曲线图是详细描述压缩机压缩效率、空气质量流量范围、增压性能和涡轮转速等性能特性的一种图表。
下面展示的是一幅典型的压气机特性曲线图：[2]增压比增压比（）被定义为出口处绝对压力除以进口处绝对压力注：=增压比、P2c=压气机出口绝对压力、P1c=压气机入口绝对压力[3]在压气机入口和出口处使用绝对压力为计量单位非常有必要，一定要记住绝对压力的基础是14.7磅/平方英寸（在这个单位下“a”代表绝对压力）这被称为标准大气压力和标准情况。
[4]表压即计示压力（在计量单位为磅/平方英寸下“g”代表表压力）测量的是超过大气压力的大小，所以表压力在大气压力下应该显示为“0”。
增压表测量的岐管压力是相对于大气压力的，这就是表压力。
这对于决定压缩机出口处的压力是非常重要的。
比如说增压表上读出的12磅/平方英寸意味着进气歧管的压力高于标准大气压力12磅/平方英寸。
即：歧管压力26.7磅/平方英寸=12磅/平方英寸（表压力）+14.7磅/平方英寸（标准大气压力）[5]这个条件下的增压比就能计算了：（26.7磅/平方英寸[绝对压力]）/14.7磅/平方英寸（标准大气压力）=1.82[6]然而这是在假定压气机入口处没有空气滤清器影响的情况下[7]在决定增压比的时候，压气机入口处的绝对压力时常比环境压力小，特别是在高负荷时。
为什么会这样呢？因为任何对空气的阻碍（这其中就包括空滤器管道的限制）都会对进气造成压力损耗，在决定增压比时，压气机上游的损耗都需要被计算。
这种压力损耗在某些进气系统上可能达到或超过1磅/平方英寸的表显压力。
在这种情况下压气机入口处压力应该如下取值：压气机入口绝对压力=14.7psia – 1psig = 13.7psia[8]带入最新的入口处压力进行增压比计算应该是下面这样(12 psig + 14.7 psia) / 13.7 psia = 1.95.[9]以上计算方法很好，但是如果你不是在标准大气压下呢？在这种情况下，在计算工式中简单地用真实的大气压力替代标准大气压力14.7psi能够使计算更精确。
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第一部分：网格生成w w .n u m e c a -b e i j i n g .c o m可选操作1.添加等Z （R ）线（Add Z Constant Line ）2.子午通道控制（Flow Path Control ）展向网格数目、等距网格比例、叶顶/叶根间隙等。
3.B2B 网格控制(B2B Mesh Control)周期性连接表面控制（匹配/非匹配）、周向网格数目控制、间隙内网格控制等。
叶轮设计计算程序
叶轮设计是涉及流体动力学和机械工程的复杂任务。
一般来说，叶轮设计的计算程序需要考虑多个因素，包括流体的性质、流体力学、材料科学以及性能优化等方面。
以下是一般叶轮设计计算程序的一些步骤和考虑因素：
1. 定义设计目标：定义叶轮的设计目标，包括性能指标、工作条件、流量范围等。
这可能包括效率、扬程、功率等方面的要求。
2. 选择工作流体：确定叶轮将要处理的流体，因为不同的流体会影响叶轮的设计参数。
3. 基础流体动力学：确定叶轮的基础流体动力学，包括入口和出口的流速、流量、压力等。
4. 叶片几何形状：设计叶片的几何形状，这包括叶片的数量、角度、厚度等。
通常使用CAD软件进行几何建模。
5. 叶轮材料：选择适当的材料，考虑到流体的性质、温度、压力等因素。
6. 性能优化：使用计算流体力学（CFD）等工具对叶轮进行性能优化，以确保其在不同工况下都能表现出色。
7. 叶轮制造：提供叶轮的详细制造图纸，包括加工工艺和质量控制。
8. 测试和验证：在实际工作环境中测试叶轮的性能，并对设计进行验证。
这可能包括实地测试或在实验室中进行试验。
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设计计算程序通常涉及使用专业的工程软件，如CAD（计算机辅助设计）、CFD（计算流体力学）等。
叶轮设计是一个高度专业化的领域，需要深厚的工程知识和经验。
设计程序的选择也取决于具体的应用和要求。
在进行叶轮设计之前，建议咨询具有相关经验的工程师或专业团队。
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涡轮增压器的叶轮流场分析与性能优化引言涡轮增压器是一种广泛应用于内燃机、航空发动机以及追求高性能汽车领域的关键部件。
它通过利用废气能量来压缩进气空气，从而提高发动机的功率输出。
在涡轮增压器中，叶轮是关键的流体动力元件，其流场分析和性能优化对于提高涡轮增压器的效率和可靠性具有重要意义。
一、流场分析1. 涡轮增压器的基本原理涡轮增压器的基本工作原理是通过利用废气能量驱动涡轮转动，从而压缩进气空气并增加其密度。
废气进入涡轮增压器的涡轮室，通过喷口将气体引入到叶轮上，造成了一个高速旋转的气流。
由于涡轮与压气机相连，气流的旋转动能转化为压缩空气的动能，进而提供给发动机。
2. 叶轮的设计与流场分析叶轮作为涡轮增压器的核心部件，其设计和优化对于提高整个系统的效率起着决定性的作用。
叶轮的设计需要考虑多个关键参数，包括叶片的数目、形状、角度以及进出口的几何形状等。
流场分析是对叶轮性能进行评估和优化的关键步骤。
3. 流场分析的数值模拟流场分析通常通过数值模拟的方法进行。
数值模拟可以精确地描述叶轮流场中的压力、温度和流速等参数分布情况。
其中，CFD（计算流体动力学）是一种常用的数值模拟方法，通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程以及涡流旋转方程，可以得到流场中的各个参数。
二、性能优化1. 叶轮流通损失的分析与优化叶轮流通损失是涡轮增压器性能的重要指标之一。
流通损失主要包括径向力损失和切向力损失。
径向力损失是由于涡轮叶片与流体之间的冲击和摩擦产生的，而切向力损失则是由于叶片旋转时产生的旋涡引起的。
为了减小叶轮的流通损失，可以采取多种优化策略。
例如，通过调整叶轮几何形状，优化进出口的设计，改善流动分布。
此外，还可以利用流动模拟的结果，通过叶片表面涂覆特殊的涂层，来降低表面摩擦损失。
2. 叶轮材料与热力学性能的优化叶轮在工作过程中会受到高温高压的严酷环境影响。
因此，叶轮材料的选择和热力学性能的优化对于提高涡轮增压器的可靠性至关重要。
涡轮级及叶轮流场计算规范北京理工大学涡轮增压实验室2008年10月目录1.概述 (1)2.涡轮级网格划分技术 (1)2.1涡壳网格划分技术 (1)2.2喷嘴环和叶轮的网格划分技术 (3)2.3涡轮级网格的生成 (5)2.4 网格分区及拓扑结构对涡轮叶轮流道网格质量的影响 (6)2.5附面层网格剖分的要求 (10)2.6 叶轮网格质量判断准则 (11)3.边界条件的给定 (14)4计算区域的选择 (17)5湍流模型研究 (22)6 涡轮三维流动计算判别准则 (22)6.1熵的分布 (22)6.2静压分布 (23)6.3马赫数分布 (25)6.4叶轮进口攻角 (25)1.概述车用涡轮增压器使用的小型径流涡轮内的流动具有强烈的三维特征，气流将在几何尺寸很小的通道内从径向转为轴向，加上旋转和各种曲率的影响，造成涡轮内流动非常复杂，因此采用三维CFD方法对涡轮性能和内部流动进行数值模拟也比较复杂，影响计算准确程度的因素主要包括：网格的划分、计算区域的选择、计算边界条件、湍流模型等。
本课题采用叶轮机械CFD软件NUMECA的Fine/turbo软件包，对典型的车用增压器涡轮进行数值计算研究，分析上述因素对涡轮性能的影响，并确定涡轮内部流场的判别准则。
2.涡轮级网格划分技术一个完整的径流涡轮级包含涡壳、喷嘴环和叶轮，涡轮级的网格划分研究选择JK90S增压器作为研究对象，它是径流有叶涡轮增压器，涡轮的主要几何参数和性能参数如表1所示。
涡轮级的网格划分是对涡壳、喷嘴环叶片和叶轮分别划分网格，然后进行整个级的网格生成。
2.1涡壳网格划分技术JK90S增压器涡轮壳采用双通道梨形360度全周进气，其截面形状如图1所示，截面参数表如表2所示。
图1 JK90S涡轮壳流道截面形状(如图2所示)。
图2 JK90S涡轮涡壳三维模型涡壳三维模型建立以后，将模型的iges文件输入到Numeca的Fine/turbo 软件包中的网格生成模块IGG中划分网格。
涡轮增压器涡轮叶片的流场分析作者：张捷来源：《中国科技纵横》2017年第03期摘要：为了对长期工作在高温高压环境里的涡轮增压器进行定性分析，以明确涡轮的工作状态，本文利用三维建模软件Unigraphics NX建立涡轮模型，并通过CFD软件STAR-CCM+对涡轮增压器涡轮的流场进行计算，研究了涡轮的温度和压力场分布，因为涡轮在高温高压作用时，压力和温度分布对涡轮叶片的强度有一定的影响，为后续的涡轮应力分析工作提供理论依据。
关键词：涡轮增压器；CFD；温度；压力中图分类号：U464.115 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）03-0054-01涡轮增压器是利用废气能量来压缩空气的一种经济有效的装置，通过高温高压的废气带动涡轮转动，从而带动同轴的压气机工作[1-2]，本文通过流体软件计算，分析涡轮的压力和温度分布情况以及对涡轮产生的影响。
1 模型的建立1.1 几何模型本文利用三维建模软件Unigraphics NX来建立涡轮模型，考虑到涡轮叶片的曲面结构复杂，在不影响计算精度的情况下，对模型进行了简化处理，得到涡轮叶片的三维几何模型如图1所示。
1.2 网格模型对涡轮叶片进行网格划分的同时，需提取出流体通道，因此本文将流场划分为三段，分别是进气通道、出气通道和涡轮叶片。
本文采用非结构化网格，其中通道区域生成494166个网格，涡轮叶片生成238336个网格，网格质量均满足精度要求，得到的网格模型如图2和图3所示。
2 边界条件涡轮增压器长期处在高速高压下工作，增压器的转子转速高达数万r/min，本文选定工作转速为80000r/min，并对涡轮的内部流场做以下假设：（1）工作介质为连续、可压缩气体，其他特性参数采用系统默认的数值；（2）流体流量从涡轮入口流入、从出口流出，忽略涡轮叶片在高速运转下产生的形变对流场的影响。
选择模型：由于流体流动较不稳定，流速的微小变化容易引起能量的交换[3]，因此本文选择k-ε湍流模型。
涡轮级及叶轮流场计算规范北京理工大学涡轮增压实验室2008年10月目录1.概述 (1)2.涡轮级网格划分技术 (1)2.1涡壳网格划分技术 (1)2.2喷嘴环和叶轮的网格划分技术 (3)2.3涡轮级网格的生成 (5)2.4 网格分区及拓扑结构对涡轮叶轮流道网格质量的影响 (6)2.5附面层网格剖分的要求 (10)2.6 叶轮网格质量判断准则 (11)3.边界条件的给定 (14)4计算区域的选择 (17)5湍流模型研究 (22)6 涡轮三维流动计算判别准则 (22)6.1熵的分布 (22)6.2静压分布 (23)6.3马赫数分布 (25)6.4叶轮进口攻角 (25)1.概述车用涡轮增压器使用的小型径流涡轮内的流动具有强烈的三维特征，气流将在几何尺寸很小的通道内从径向转为轴向，加上旋转和各种曲率的影响，造成涡轮内流动非常复杂，因此采用三维CFD方法对涡轮性能和内部流动进行数值模拟也比较复杂，影响计算准确程度的因素主要包括：网格的划分、计算区域的选择、计算边界条件、湍流模型等。
本课题采用叶轮机械CFD软件NUMECA的Fine/turbo软件包，对典型的车用增压器涡轮进行数值计算研究，分析上述因素对涡轮性能的影响，并确定涡轮内部流场的判别准则。
2.涡轮级网格划分技术一个完整的径流涡轮级包含涡壳、喷嘴环和叶轮，涡轮级的网格划分研究选择JK90S增压器作为研究对象，它是径流有叶涡轮增压器，涡轮的主要几何参数和性能参数如表1所示。
涡轮级的网格划分是对涡壳、喷嘴环叶片和叶轮分别划分网格，然后进行整个级的网格生成。
2.1涡壳网格划分技术JK90S增压器涡轮壳采用双通道梨形360度全周进气，其截面形状如图1所示，截面参数表如表2所示。
图1 JK90S涡轮壳流道截面形状(如图2所示)。
图2 JK90S涡轮涡壳三维模型涡壳三维模型建立以后，将模型的iges文件输入到Numeca的Fine/turbo 软件包中的网格生成模块IGG中划分网格。
由于涡壳流通区域几何形状复杂，在涡壳网格划分时采用分块的措施，即将涡壳流道划分为13个块，其中从入口到0－0截面为1块，从0－0截面到360度截面按照每30度划分为1个块共计12块。
整个涡壳网格的质量通过对每一块网格质量的控制来达到。
在分别划分各个块网格的过程中，必须注意各个块的网格坐标及坐标方向一致，这是为了保证没有负网格出现。
进行涡壳和过渡段分块时，要保证二者相邻面的网格形状大小相同。
从涡壳入口段至0－0截面，采用蝶形网格。
从0－0截面到360度截面部分，将流道截面分为3部分如图3所示，其中1和2两部分由于形状比较复杂，采用蝶形网格。
1 23图3 涡壳流道截面分区示意图最后完成的涡壳网格如图4 所示。
涡壳总网格642874，分成14块，最小正交性12.99，最大网格长宽比714.3，最大网格延展比5.10。
图4 JK90S涡轮涡壳网格2.2喷嘴环和叶轮的网格划分技术JK90S涡轮喷嘴环叶片采用气动叶型，其叶片形状和叶型数据分别见图5和表3。
涡轮叶轮由于无法获得叶片的原始设计数据，因此首先采用三坐标测量测得叶轮的几何数据，然后根据叶轮的测量数据，利用三维CAD软件建立叶轮的几何模型（如图6）。
图6 JK90S涡轮叶轮三维模型喷嘴环叶片和叶轮的网格是利用Fine/turbo软件包中的Autogrid模块生成的。
模型导入的方法为：首先根据喷嘴环叶片和叶轮叶片的几何数据，分别建立喷嘴环叶片的压力面、吸力面数据文件，以及叶轮叶片的压力面、吸力面、叶轮通道轮毂线和轮缘线，然后将它们导入Autogrid中进行网格划分。
在对喷嘴环和叶轮网格的划分过程中，为了研究喷嘴环间隙和叶轮叶背间隙对涡轮性能的影响，划分了3套网格：第一种情况是不考虑喷嘴环上下两端的间隙，第二种情况是喷嘴环上下两端各加上0.2mm的间隙，第三种情况是在第二种情况的基础上，再加上1mm的轮盘背面间隙。
叶轮的前缘和尾缘在shroud处给定间隙均为0.6mm。
带喷嘴间隙和叶背间隙的网格图见图7。
图7 喷嘴环和叶轮网格的划分三种情况下的网格质量如下：第一种情况：不带喷嘴间隙，总网格数487216，分成12块，最小正交性22.89，最大网格长宽比308.8，最大网格延展比2.6。
第二种情况：带喷嘴间隙，总网格数555592，分成16块，最小正交性22.89，最大网格长宽比308.8，最大网格延展比2.6。
第三种情况：带喷嘴间隙和轮背间隙，总网格数613650，分成18块，最小正交性20.5，最大网格长宽比307.59，最大网格延展比2.6。
2.3涡轮级网格的生成整个涡轮级的CFD 计算，计算区域需要包括涡壳、喷嘴环和叶轮三部分（如图8所示）。
图8 JK90S 涡轮级模型 在涡壳、喷嘴环和叶轮的网格划分完成后，需要在IGG 中生成整个涡轮级的网格。
将已划分好的涡壳、喷嘴环和叶轮网格导入IGG ，然后设定转/静叶的 喷嘴环和叶轮网格图（带喷嘴间隙） 喷嘴环和叶轮网格图(带轮背间隙)交接面参数即可。
在涡轮级中存在两个交接面，一个是涡壳与喷嘴环的交接面，另一个是喷嘴环与叶轮的交接面，其中涡壳与喷嘴环之间的交接面设在距涡壳出口3.5mm，而喷嘴环与叶轮的交接面由软件自动设定。
为了使给定边界条件和试验过程中的更接近，在涡壳的入口加了一段直管，最后生成的整个涡轮级网格如图9所示。
图9 JK90S涡轮级网格如前所述带不带喷嘴环间隙、带喷嘴环间隙、带叶轮叶背间隙三种情况下的涡轮级网格情况如下：第一种情况：不带喷嘴间隙，总网格数1309916，总共32块，最小正交性12.99，最大网格长宽比714.3，最大网格延展比5.1。
第二种情况：带喷嘴间隙，总网格数1378292，总共36块，最小正交性12.99，最大网格长宽比714.3，最大网格延展比5.1。
第三种情况：带喷嘴间隙和轮背间隙，总网格数1436350，总共38块，最小正交性12.99，最大网格长宽比714.3，最大网格延展比5.1。
2.4 网格分区及拓扑结构对涡轮叶轮流道网格质量的影响由于涡轮叶轮三维几何形状相对较为复杂，应用结构化网格进行网格划分时，为了保证网格划分的质量并便于控制网格的分布，一般采用分块划分的方式，并以一定的方式将几个块进行连接并可进行数据上的传递。
计算区域内网格块的划分方法及其连接方式构成了网格的拓扑结构。
拓扑结构的形式对网格的质量有直接的影响，合理的拓扑结构不仅可以提高网格的质量，还可使网格生成的过程简化。
在本节中，将对JK90S涡轮叶轮进行不同拓扑结构形式的网格划分，并进行对比，以选定进行涡轮叶轮网格生成的推荐方法。
网格划分采用的基本拓扑结构采用的是HCH型网格，即叶轮流道共采用5个网格块分区（不考虑叶顶间隙内的网格块），其中四个网格块为H型拓扑结构，叶片前缘上游及尾缘下游各有一个H型网格块，叶片通道之间各有一个H型块，另外一个网格块为C型拓扑结构包络近叶片区域，又称Skin Mesh。
所谓Skin Mesh结构是指为了保证绕叶片区域的网格质量及分布以满足附面层内流动特征捕捉的需求，将近叶片区域单独进行网格包络式网格划分的结构。
需要指出的是，由于本节所研究的JK90S涡轮叶轮为钝尾缘结构，因此其Skin Mesh的结构为C型，对于非钝尾缘结构（圆形、椭圆形、尖形等），则对应的Skin Mesh为O形结构，完全包络整个叶片，但对总的网格块数目没有影响。
图10为基本的网格拓补结构和网格参数。
a 网格拓扑结构b 网格参数图10 网格拓补结构和参数在HCH 基本网格拓补结构的基础上，叶轮内部网格可以采用匹配和非匹配的连接方式，匹配连接方式指相邻两个网格块之间交接网格面上的网格点一一对应，而非匹配连接方式，即两个相邻网格块之间的网格点非一一对应，图11即为叶轮内部采用匹配和非匹配连接方式的网格形式。
a 两个通道之间采用匹配网格情况b 两个通道之间采用匹配网格情况图11 两种连接方式的涡轮叶轮内部网格采用以上这两种连接方式的网格拓扑结构，都可以对涡轮叶轮进行正常的网格分区和网格剖分，并形成最终的三维计算网格，但由于其网格连接方法有所不同，因此最终所生成网格的质量也会有所不同。
以下将主要针对采用这两种不同拓扑结构所生成的Blade-to-Blade截面网格正交性进行对比分析，以阐述这两种网格拓扑结构的差异及特点。
图12~14给出了三种不同拓扑结构所对应的叶轮0%、50%及100%叶高截面网格单元及网格质量分布图。
左列为对应截面的网格单元及其正交性分布云图，左列柱图为其网格正交性从0-90度对应的网格单元数及占整个截面的网格总数百分比分布。
对于正交性，网格单元的角度越接近90度则说明网格质量越好，越接近0度则说明网格质量越差。
而图15为采用匹配和非匹配连接方式的叶轮总的网格正交性的分布，可以评价整个叶轮通道内部网格质量。
a 非匹配拓扑结构b匹配拓扑结构图12 0%叶高截面网格及其正交性分布a 非匹配拓扑结构b 匹配拓扑结构图13 50%叶高截面网格及其正交性分布a 匹配拓扑结构a 非匹配拓扑结构b 匹配拓扑结构图14 100%叶高截面网格及其正交性分布a 匹配网格正交性b 不匹配网格正交性图15 两种连接方式总的网格正交性分布由图可以明显看出，采用非匹配连接方式的网格质量可以显著改善叶轮内部的网格质量，表现在：非匹配连接方式中网格单元正交性角度处于54度以上的网格明显多于匹配连接方式，在正交性较差的区域（小于36度），非匹配连接方式的网格数量明显少于匹配方式，这说明匹配方式未能很好的控制正交性较差的网格单元数目。
另外，从两种拓扑结构对应的截面上的正交性分布来看，非匹配连接方式对应的网格正交性分布较均匀，没有出现较大的梯度，而对于匹配连接方式，这种不均匀性明显加剧，这将对后期的计算过程中的差分格式精度造成一定的影响。
基于以上分析，采用Skin Mesh 形式的网格拓扑结构可以达到相当的网格质量及网格光顺性，并且在采用了非匹配的网格连接方式后，可以大幅度提升网格质量。
因此，涡轮叶轮的网格划分，推荐采用HHCHH （钝尾缘或/与钝前缘结构）结构或者HHOHH 结构（非钝尾缘及前缘结构），并在网格的连接方式上采用非匹配连接方式。
2.5附面层网格剖分的要求对于涡轮内部的三维粘性流动数值模拟，在保证计算网格数目的前提下，所得到的计算结果可信度主要决定于边界层内的流动模拟及损失预测。
而决定边界层内流动特征模拟精度的最主要因素便是壁面网格的y +及边界层内的网格数目。
为无量刚网格尺度，其定义为：μμρνμττ⋅⋅=⋅=+y y y 式中y 为实际的网格尺度，μτ为湍流粘性系数，ν为动力粘性系数，μ为运动粘性系数，ρ为工质密度。
图16给出了靠近固体壁面区域的边界层内速度形分布与y +的关系。
