透平
關注創建者：SoftInWay中國 創建時間：2021-02-23
透平的視頻教程
基于Cadence高保真CFD方案的先進透平機械設計
直播內容： 透平機械在當今的能源轉型和脫碳戰略中發揮著關鍵作用。作為綠色能源倡議的一部分，液化氣、沼氣或氫氣等環保燃料正在取代火力發電廠使用的化石燃料。 透平機械設計人員面臨的挑戰是調整燃燒系統，以適應這些新燃料，在保持低排放的同時可靠高效地發電。 Cadence高保真計算流體動力學(CFD)模擬在設計和優化下一代高性能、高效和可靠的透平機械中起著關鍵作用。
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TurboTides 2024R2全新版本發布會--智能算法驅動的全自動優化透平機械集成設計平臺
TurboTides是一款針對旋轉機械領域的集設計、建模、仿真、優化、數據管理于一體的現代化設計平臺。該產品是CAE仿真工具與系統工程思想的正向設計系統，致力于為旋轉機械行業用戶提供一體化、專業化、定制化和智能化的CAE設計工具。 本次TurboTides 2024R2版本的發布會將重點介紹升級亮點，帶您更加深入了解這款產品。
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使用AxSTREAM葉輪機械平臺來設計ORC透平
本視頻節選自SoftInWay往期研討會《余熱回收系統的設計及優化》。 SoftInWay是一個已有20年歷史，全球設有多個辦公室的葉輪機械領域的專業公司，公司旗下擁有集設計，分析和優化為一體的專業葉輪機械設計軟件平臺AxSTREAM。優質的軟件及迅速的技術支持體驗，已獲得全球450多家客戶的信賴及肯定。 如對我們有更多興趣或想觀看完整視頻，請底下評論或發送郵件聯系：china@softinway.com
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透平的實例教程
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 互聯網整理
透平是將流體工質中蘊有的能量轉換成機械功的機器，又稱渦輪或渦輪機。透平是英文turbine的音譯,源于拉丁文turbo一詞,意為旋轉物體。透平的工作條件和所用工質不同，所以它的結構型式多種多樣，但基本工作原理相似。透平的最主要的部件是一個旋轉元件,即轉子,或稱葉輪，它安裝在透平軸上，具有沿圓周均勻排列的葉片。流體所具有的能量在流動中，經過噴管時轉換成動能，流過葉輪時流體沖擊葉片，推動葉輪轉動，從而驅動透平軸旋轉。透平軸直接或經傳動機構帶動其他機械，輸出機械功。透平機械的工質可以是氣體，如蒸汽、燃氣、空氣和其他氣體或混合氣體，也可以是液體，如水、油或其他液體。以水為工質的透平稱為水輪機；以蒸汽為工質的透平稱為汽輪機；以燃氣為工質的透平稱為燃氣透平。??
水輪機--水從高水位水庫沿通道流向處于低水位的水輪機的過程中，高水位水的勢能變成動能，推動水輪機旋轉。流過水輪機的尾水沿水道流去。現代水輪機的唯一用途是作為水電站的動力源，帶動發電機發電。??
汽輪機--它的工質是蒸汽，具有熱能。蒸汽來自燃用礦物燃料的鍋爐，或是來自核動力裝置加熱的蒸汽發生器。它們產生的高溫高壓蒸汽以高速度經噴管送到蒸汽透平，驅動轉子旋轉，輸出動力。蒸汽流速很高，透平轉子尺寸較小,所以轉速可達10000轉／分。汽輪機主要用于火力發電廠，驅動發電機發電；也用于遠洋大型船舶和潛水艇作為主機驅動螺旋槳，推進船舶。
燃氣透平--它與壓氣機、燃燒室成為燃氣輪機裝置的三大主要部件。空氣供入壓氣機，壓縮成較高壓力和溫度的壓縮空氣，流入燃燒室與燃料混合、燃燒，形成高溫、高壓、高速的燃氣流，流入燃氣透平并推動燃氣透平旋轉，經透平軸輸出機械功。燃氣透平轉速高達每分鐘數萬轉。
展開 這篇文章中采用CAESES進行sCO2軸流透平設計的方法，發表于2019年7月17日至21日的ASME透平會議。
簡 介
傳統發電廠采用蒸汽作為工質，通過透平產生動力，超臨界二氧化碳（以下簡稱sCO2）循環使用的是溫度和壓力均高于臨界點（超臨界狀態）的CO2，在這種狀態下，CO2表現出介于氣體和液體之間的特性，并且具有較高的密度和體積熱容，這種狀態下的特性為高循環效率提供了巨大潛力。由于工質的能量密度更高，因此可以減小組件尺寸，從而減小占地面積和成本。sCO2也被認為是一種安全的介質，其資源十分充足且使用收益高，因此，從效率和成本角度來看，sCO2發電有潛力取代蒸汽發電。
本文對用于廢熱回收應用的新型sCO2軸流透平設計進行了探索，文中基于10兆瓦的案例進行介紹。
文中采用Kulfan Class Shape Transformation（CST）變換方法進行二維軸流葉型輪廓變形優化設計，并在設計優化過程中同時考慮葉片的氣動效率及應力情況。
軸流透平設計原理
首先基于尺寸、性能、運行工況等設計需求，項目中使用了Triveni Turbines開發的一維均線計算內部工具進行設計計算，均線計算的結果構成了二維葉片輪廓設計的基礎。
項目中采用CAESES進行軸流透平的幾何建模，調用二維/準三維流動求解器MISES用于方針分析，并采用印度科技學院（IISc）內部開發的Matlab腳本進行前后處理。通過CAESES軟件的自動優化平臺封裝了整個過程，用以優化透平葉片的氣動性能。
展開 日前，武漢船用機械有限責任公司與江蘇海通海洋工程裝備有限公司簽訂4艘63500噸原油船透平貨油泵系統供貨合同，標志著我國大型透平貨油泵系統實現批量裝船。從2008年開始自主研制，到今年實現批量裝船，國產透平貨油泵系統走出了一條成功的產業化之路。這條道路為我國高端船用設備產業化提供了一個重要的范本，極具借鑒意義。
從研發到裝船，十年艱辛路
貨油泵系統是油船、化學品船、浮式生產儲油船（FPSO）等船舶和海工裝備實現液貨對外輸送、艙內轉駁的核心設備，是液貨船上僅次于主機的第二大設備，屬于典型的技術含量高、產值高、市場需求量大的關鍵重大船舶配套產品。目前市場上主要有透平貨油泵系統和潛液泵系統兩大類，其中大型原油船廣泛采用透平貨油泵系統；FPSO、化學品船、成品油船廣泛采用一艙一泵的潛液泵系統。由于無法有效解決低液位抽吸能力弱、碼頭條件適應性差、高速傳動噪音大、產品可靠性低等核心技術問題，我國貨油泵系統長期依賴進口。
2008年，在工業和信息化部的大力支持下，武漢船機與上海中遠海運油品運輸有限公司進入貨油泵系統研發領域。
2010年，武漢船機聯合上海油運，協同設計院所、船廠、高校等單位，充分發揮產學研用機制優勢，聯合組成專業團隊，在國家科研項目的帶動下，開展了2000立方米/小時貨油泵和750千瓦級透平驅動裝置的研制。
展開 2022 年 10 月 19 - 22 日，第五屆中國國際透平機械學術會議（CITC）在昆明古滇名城皇冠假日酒店隆重召開。
本次 CITC 會議的主題之一，是在能源轉型、各類新能源應用崛起的新形勢下，探討透平機械產業所面臨的新機遇、新挑戰。在這兩年一度的全國乃至全球透平機械產業界盛會上，Cadence（楷登電子）展出了其 Fidelity CFD 軟件平臺，獲得參會人士廣泛關注與好評。
透平機械（Turbomachinery）是對具有葉片的動力式流體機械統稱，其共同特點是葉輪作高速旋轉運動，工質（氣體或液體）與葉輪之間產生力的相互作用，借以實現能量轉化，從電腦主板散熱風扇到風力發電機、航空發動機，在生產生活中有著廣泛應用。
從其基本原理也不難看出，透平機械的性能很大程度上取決于葉輪設計，而這樣的設計除了傳統風洞試驗外，正越來越多依賴于計算流體力學（CFD）軟件仿真手段。
不過 CFD 軟件在實際運用上，一直以來始終存在不少“痛點”，如：
流動、傳熱、組分擴散等多物理場的前處理、求解、后處理往往需要使用不同軟件廠商的工具自行整合開發流程，數據、模型與工程文件之間的轉換銜接費時費力；
商業軟件求解器精度不足，以至于工程師往往需要二次開發自行編寫；
軟件無法有效調度利用并行計算架構資源，算力限制下開發人員往往不得不簡化幾何、網格，以將求得收斂結果的周期壓縮到有意義的程度。
展開 直播通過設計高性能高效的透平發動機為大家介紹更優的CFD工具
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在機械工業領域中，透平機械作為原動機和工作機在能源動力領域發揮著至關重要的作用。 它決定著其運行的效率及性能，常見在水利工程領域的發電站、泵站中的水輪機和水泵、航空航天領域的飛行器發動機、新能源領域的風力發電機。
而在透平機械的CFD模擬中，不僅需要考慮旋轉和靜止兩個計算域，還需要考慮各種流動現象，如湍流、分離、旋轉效應等。這些都會對流場產生較大影響，因此，需要使用高精度的模擬方法和優化算法來提高計算精度和效率。
Cadence CFD 系統化分析仿真平臺-Fidelity【原Numeca軟件】 能很好的幫助我們解決這個問題。 在CFD方案支持下，透平機械設計得以實現： 快速建模與網格劃分、自由流動和復雜流動計算的并行化、高精度速度求解算法、 CFD計算結果與數值實驗的校核對比，以及自動生成工程圖等。
基于此，為幫助大家更好的了解CFD仿真分析在透平機械設計中的應用，本文將在介紹 Cadence Fidelity CFD 優勢的基礎上，為大家 推出 【基于Cadence高保真CFD方案的先進透平機械設計】 直播 ，詳解如何設計高性能和高效的透平發動機，以及幫助設計人員調整燃燒系統適應新燃料，保持低排放高效發電。詳細直播相關內容見下文??，歡迎大家報名參加~
Cadence Fidelity CFD 優勢
適用于任何應用的高保真度網格劃分和求解技術
1.網格劃分 - 16核并行生成1億網格僅需2分鐘
●Fidelity具備并行和幾何清理功能的非結構化網格生成器，能夠做到由體到面和由面到體的網格劃分方式。
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透平的最新內容
專門用于透平機械（如葉輪、葉片）的高質量六面體網格生成，能自動化網格劃分流程。
PyRocky：Ansys Rocky的Python接口。用于離散元法（DEM）仿真，模擬顆粒動力學、顆粒流及其與機械結構的相互作用。
PyOptislang：Ansys optiSLang的Python接口。
PART3 仿真優化+工業人工智能：智能制造的數字引擎
大會的仿真優化分會場，來自東方汽輪機有限公司工業透平事業部主任 吳方松、廣汽研究院EV系統集成及驗證部仿真分析科長 朱林培、FRIENDSHIP SYSTEMS AG 全球渠道銷售總監 Mike Saroch、華電鄭機院技術研發部副經理 趙小偉、格蘭富水力設計工程師 林剛、江蘇大學 顧園康、萬幫數字能源股份公司仿真工程師 胡鵬、天洑軟件研發專家
12月18日發布會重磅發布
演講嘉賓
邱徐文-博士 太澤科技公司創始人、董事長
美國雪城大學機械工程博士，創立了合肥市太澤透平技術公司，并領導開發了具有完整知識產權的、國際領先的集成透平機械設計CAE系統：TurboTides。
Cadence高保真計算流體動力學(CFD)模擬在設計和優化下一代高性能、高效和可靠的透平機械中起著關鍵作用。
基于此，為幫助大家更好的了解CFD仿真分析在透平機械設計中的應用，本文將在介紹 Cadence Fidelity CFD 優勢的基礎上，為大家 推出 【基于Cadence高保真CFD方案的先進透平機械設計】 直播 ，詳解如何設計高性能和高效的透平發動機，以及幫助設計人員調整燃燒系統適應新燃料，保持低排放高效發電。
在不規則波中, 沖擊式透平的轉換效率和啟動性能都優于威爾斯透平[34]; 沖擊式透平相比于威爾斯透平還存在著過度沖角的問題, 這就需要對導葉進行優化, 增加可變幾何結構來改善這一問題[35]。沖擊式透平與威爾斯透平相比, 其轉速較低。
3.4 雙透平系統
RODRí GUEZ等[36]研究發現, OWC裝置配備雙單向透平（圖10）可以成為替代自整流透平的可靠且具有競爭力的方案。
對于一些特殊的應用，如風力透平，泵或飛機翼型，仍然優先使用六面體網格。
三、Spalart-Allmaras SA模型
用于航空領域、透平機械、渦輪機械、幾何簡單的外流場計算
特點
只需求解一個輸運方程，相比其他湍流模型計算速度快。
對逆壓梯度問題結果較好。
某油田的動力系統是由5臺MAN 16V32/40型發動機和1臺Solar titan130型透平組成的
在實際透平機械運行中，由于氣流的作用，行波將只能按照一定的方向傳播，主要原因是由于葉片出口角的變化，引起氣流軸向力變化。
