對于渦輪發動機而言，提高渦輪進口燃氣溫度能夠改善發動機性能，如增大發動機推力，提高發動機的效率和發動機的推重比。

根據計算，渦輪進口燃氣溫度每提高55 ℃，在發動機尺寸不變的條件下，發動機推力約可提高10%。可見，提高渦輪進口燃氣溫度有很高的實用價值。然而，渦輪進口燃氣溫度卻受渦輪材料的耐熱能力所限制。目前，先進航空渦扇發動機的渦輪進口燃氣溫度已經達到1800K~2050K，超出了耐高溫葉片材料可承受的極限溫度，所以必須采用有效的冷卻方式來降低渦輪葉片的壁面溫度。

本文將演示渦輪葉片共軛傳熱(CHT)分析的工作流程。單渦輪葉片周圍流動的流體區域側面采用周期性邊界條件；渦輪葉片為固體區域；冷卻通道中為流體區域；進口的溫度從.csv文件導入。

• 創建一個新的simulation，導入幾何

導入最后地址中的幾何文件“BladeCool /blade.dbs/coolflow.dbs /hotflow.dbs”，熟悉所有幾何模型。

• 周期型邊界接口設置。

由于仿真模型中只包含單個葉片，側面需要一個周期邊界條件。為此，我們需要在邊界之間創建一個周期接口，該接口可以在兩邊傳遞數據，周期型信息將傳遞到region中。右擊Per1和Per2選擇Create Periodic，在Contacts中設置Rotational。

• 幾何模型處理。

為了創建共形網格，必須確保所有表面的物體都需要一一對應，使用壓印操作可以使表面對應。壓印網操作在葉片/冷流和葉片/熱流之間產生兩個Contacts。當部件被分配到區域時Contacts以Interface的形式轉移到Region。

   傳遞Part到Region中“Assign parts toregions”并設置Createa Region for Each Part/Create a Boundary for Each Part Surface/Leave the restat default。在Interfaces下保存了和Contacts同樣的信息。

• 網格生成。

在Operation 下創建“AutomatedMesh”選擇所有的零件。選擇網格生成法則Surface Remesher/Polyhedral Mesher/Prism Layer Mesher?；鶞食叽?/span>3mm邊界層總厚度30%。仿真需要將Y+控制在30以上所以需要使用較厚的邊界層。

      

在周期性邊界中取消邊界層，固體中也取消邊界層。用戶自定義控制創建新的 Surface Control，表面選擇Blade: all surfaces/ Coolflow: Inlet and outlet/ Hotflow:Inlet and outlet, Per1 and Per2。

   網格質量診斷Mesh > Diagnostics，一般認為較好的網格質量MinFace Validity > 0.95/Min Volume Change > 1E-03。

• 物理模型選擇及邊界條件加載。

空氣物理模型：

a. 流體入口速度邊界[350, 0, -99]m/s

b. 流體入口溫度邊界：使用外部導入.csv文件。ToolsàtablesàFile Table

c. 流體壓力出口：0 Pa

d. 冷卻空氣入口：速度10.5m/s,溫度354K

e. 冷卻空氣壓力出口：0 Pa

固體物理模型：

      

默認的固體材料是鋁。由于渦輪葉片通常是超合金，需要改變材料屬性。（Density: 8540 kg/m^3/Specific Heat: 544 J/kg-K/ThermalConductivity: 11.7 W/m-K）

• 為了加速計算的收斂，一般會設定一個較好的初場。

Coupled求解器提供了梯度初始化的選項。為了初始化解決方案，Solvers àCoupled Implicit。求解器會自動生成一系列粗網格，在每個粗網格上執行一個正常的流初始化。從最粗的網格開始，進行一些迭代來近似求解，然后將結果插值到下一個粗網格級別。這種初始化采用的是無粘流體，只求解流體變量(壓力、速度和溫度)。

最大停止步長設置為400。

• 求解計算。

參考資料：

https://pan.baidu.com/s/16vMMhrNNbdAQXXP_-WtBGQ

提取碼：srlt

文章來源：?；萍?/span>