航空發動機/燃氣輪機是一種高度復雜和精密的熱力機械，被譽為工業領域“皇冠上的明珠”。隨著行業的發展，航空發動機/燃氣輪機的渦輪前溫度和效率越來越高、污染物排放越來越低、使用壽命越來越長。為了提高產品性能，先進的壓氣機/渦輪氣動及冷卻技術、燃燒室低污染排放技術、產品全生命周期管理等新技術不斷應用于航空發動機/燃氣輪機產品設計和研發過程中。如何在現有產品基礎上進一步提升產品的可靠性和性能，成為行業關注的重點。

計算機仿真技術（CAE）目前已廣泛應用于航空發動機/燃氣輪機設計和研發過程中，對壓氣機/渦輪的氣動性能、冷卻性能、燃燒室低污染排放、部件結構可靠性、噪音、疲勞壽命、旋轉部件轉子動力學特性等均可進行仿真評估和性能預測。

CAE仿真技術的廣泛應用極大的提升了航發/燃機的性能，大大減少了不必要的試驗、節省了大量時間和經費，目前已經成產品研發中不可或缺的組成部分。

Ansys航空發動機/燃氣輪機解決方案以Ansys最新流體/結構仿真軟件為基礎，在Ansys Workbench仿真平臺下為用戶提供Ansys葉輪機械設計仿真工具Turbo System和Multi-Physics多物理場仿真分析工具。用戶可對航空發動機/燃氣輪機設計研發中所關注的整機污染排放、噪音、整機效率提升、產品壽命和可靠性、制作成本、可維護性等進行準確的仿真分析和預測。

一、整機污染排放與環境管理

對于航空發動機和燃氣輪機而言，符合國際低污染排放標準和噪音標準是產品進入市場的前提；相關性能的仿真分析也是設計人員關注的重點。

• 燃燒室燃燒/化學反應仿真

• 高溫燃燒室冷卻設計和分析

• 燃料清潔燃燒和低污染排放分析

• LES大渦燃燒/熱聲震蕩

• 航空發動機/燃氣輪機氣動噪音

二、整機性能和效率提升

不同工況下的發動機推力、整機性能和效率是產品競爭力的核心，涉及壓氣機氣動性能提升、渦輪前溫度提升等關鍵技術。

• 風扇/壓氣機葉片進氣畸變仿真

• 多級壓氣機/渦輪穩態/瞬態氣動性能仿真與優化

• 復雜氣冷渦輪葉片流熱耦合仿真

• 噴管/排氣段氣動性能仿真

• 航空發動機/燃氣輪機整機性能仿真

三、整機安全性與壽命

航空發動機/燃氣輪機的安全性是產品的重要指標，而產品大修周期和使用壽命則對用戶成本極為關鍵。

• 風扇扭轉變形流固耦合分析

• 風扇撞擊破壞仿真

• 壓氣機/渦輪葉片顫振仿真分析

• 壓氣機/渦輪葉片受迫振動仿真分析

• 高溫部件（燃燒室、渦輪葉片）疲勞蠕變分析

• 渦輪葉片/輪盤蠕變仿真與裂縫擴展分析

• 發動機葉片/短艙防冰、除冰仿真

從部件級到系統級、從產品性能到可靠性的全方位航空發動機/燃氣輪機解決方案

Ansys航空發動機/燃氣輪機解決方案，涵蓋了從部件級（風扇、壓氣機、燃燒室、渦輪和排氣段）到整機性能仿真方案，也包含了流體、傳熱、結構靜力學/動力學等多物理場耦合解決方案。用戶通過該解決方案可實現對整機污染排放、產品性能和安全性/可靠性的全面仿真和優化提升。

• Ansys推出了高效、準確分析和預測風扇、壓氣機和渦輪葉片顫振/受迫振動的解決方案。該方案在求解效率、準確性和操作易用性等方面居于商業軟件前列，完全適用于實際葉輪機械產品的葉片顫振分析和預測

• Ansys 2021年推出的Fluent 2020 R1版本，包含了全流程化多面體+六面體網格劃分工具、旋轉機械前后處理模板，全面提升了對于復雜部件，如燃燒室、渦輪冷卻葉片和發動機整機的流固熱耦合仿真能力和效率

• Ansys多物理場仿真工具可對發動機低污染排放、噪音、防冰除冰、疲勞蠕變等復雜問題進行高精度仿真分析

Ansys為航發和燃機用戶帶來了全面升級的流動、傳熱、燃燒化學反應和結構仿真工具，讓整機產品的污染物排放和噪音更低、整機性能和效率更高、產品更加安全和可靠。

典型應用案例

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來源：Yao Xiang，Ansys應用工程師