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先进的叶轮机械叶片设计方法
发布时间: 2018-04-09    点击量: 64


对于透平机械叶片的设计,CAESES是一个功能灵活强大的平台,并包含了先进的端壁造型优化方法等。所有参数化叶片模型都可以与网格划分和仿真工具紧密关联,从而运行自动化CFD仿真分析及优化设计。应用案例包括涡轮增压器、汽轮机、风扇和泵等——包括轴流、离心或者混流等形式。


西门子,丰田,MTU,KSB,Spencer Turbine和IHI等国际知名的公司都正在使用CAESES来设计叶轮机械部件。


 为何(选用)CAESES?


● 灵活稳定的参数化模型;

● 高度客户定制,开放所有细节,并全面整合到现有工作流程中;

● 综合考虑模型设置中的几何/制造约束;

● 智能地减少参数数量;

● 提供了综合调整模型细节的可能性,例如,能够更好地控制空化或漩涡等局部流动现象;

● 针对所有设计变体的一次性预处理;

● 一切都以自动化为目标,以实现高效的形状优化;

● 来自CAESES支持团队超快的技术支持。


涡轮增压器里的压气机模型,全参数化可调节,自动化设计


将叶片模型连接到CFD并自动进行分析


 叶片设计——高效和灵活 


CAESES里的叶片模型可以快速手动创建,也可以自动创建。创建单个叶片或分离叶片的模型,都可以采用现有模板或进行客户定制,例如:

● 创建任意参数化2D轮廓,包括以现有叶片作为基准进行自动化拟合;

● 基于任意子午轮廓(导入的数据,创建的参数化曲线),可以将二维叶片截面映射到三维流面上;

● 定义任意前尾缘形状,包括圆形,椭圆形,钝的,弯曲的;

● 任意的中弧线定义方式,基于beta角或者theta角,即叶片气流角或者叶型包角等;

● 任意厚度分布定义(导入的数据,参数化曲线,数学公式定义);

● 基于半径(常数,可变)并考虑到应力和结构约束的圆角控制;

● 先进的3D曲面生成技术,可以生成高质量的形状和确定可行的设计方案。


 参数化的几何模型 


对于新设计模型的自动化CFD分析,CAESES可以提供自动处理后的参数化几何模型,例如周期性的流体域。它(允许客户)调整叶片的形状同时可以自动生成网格而不需要手动操作。


参数化静子模型,为自动化网格生成的包含端壁造型的周期性流体域


 在一个循环中全自动化完成CFD和应力分析 


CAESES先进和稳定的CAD功能使得您可以同时方便的创建参数化的周期性固体区域模型,包括特殊的星型结构等。因此,在一次循环中,可以同时进行应力分析和CFD分析。使用CAESES提供的模型,通过一次自动化循环将这两个进程融合在一起可以节省很大一部分的手动工作。


基于CAESES生成的固体模型的应力分析


“我们在5月份启动了评估CAESES的试点工程,在7月份它帮助我们解决了一个时间紧急的工作并在10月份正式成为了我们的设计工具。从那以后,(通过CAESES)我们为复杂的部件创建了灵活稳定的参数化模型,这使得我们能够优化之前难以设计的模型。”——Tilmann auf dem Kampe,西门子-大型燃气轮机-空气动力技术主管。