飛機渦輪機的案例
維修飛機渦輪機：Optomec LENS工藝金屬3D打印系統
僅在過去的12個月里，該公司就與美國空軍簽訂了合同，以確定噴氣式渦輪機的打印參數，并開發出大批量的發動機MRO 3D打印機。
為了突出采用LENS的潛在成本節約，Optomec公司還在去年6月推出了一個投資回報率（ROI）評估工具。據稱，該成本計算器能夠為尋求在燃氣輪機MRO中改用DED的個人客戶評估自動化激光熔覆設備的盈利能力。
△Optomec的LENS技術能夠在現有零件上沉積額外的材料，使其成為航空航天MRO的理想選擇。照片來自Optomec公司。
優化渦輪機維修
由于可能與NDA有關的原因，Optomec公司沒有透露最新買家的名字，但它將該客戶描述為一個 "領先的供應商"，其在航空MRO市場的價值為370億美元。據了解，該客戶也是Optomec系統的現有采用者，它已經使用了五臺以上的3D打印機來維修飛機發動機和工業燃氣輪機中的渦輪機部件。
據Optomec公司稱，客戶計劃采用他們技術的自適應軟件和即時激光功率調整功能，為磨損的發動機部件提供精確金屬增材維修。客戶這樣做的目的是將渦輪機恢復到其原始制造商規定的規格，同時減少對打印在上面的金屬特性的干擾，提高終端部件的質量。
我們還相信，此舉將使這家航空供應商將兩個手動渦輪機維修過程合并為一個自動程序，從而降低其發動機大修成本。Optomec公司的系統每年能夠修復數以萬計的渦輪機，它的MRO裝置總數達到100個，它說這些機器現在是 "燃氣渦輪機行業的黃金標準"。
△阿提哈德工程公司的3D打印MRO設施。照片來自阿提哈德工程公司。
展開 沒有渦輪、無需燃料！MIT離子引擎飛機靠什么上天？
這不是科幻小說，離子引擎飛機真的被造出來了！
“曲率引擎”、“離子引擎”等等激動人心的科幻名詞，正在走進現實。
最近MIT又重新發明了飛機，實驗成果登上了《自然》雜志封面。
這架飛機翼展5米，總重量僅2.5公斤，甚至連一個行李箱的重量都不到，飛行高度也只有1米左右。但它卻是人類歷史上第一架由離子引擎推動的飛機。
麻省理工學院航空航天副教授Steven Barrett說：“這是有史以來第一個推進系統沒有活動部件的飛機。”
“這種飛機更安靜，機械構造更簡單，并且不會排放燃燒物。”
這架飛機究竟有何過人之處？它是一臺純固態發動機飛機：沒有旋轉部件，全靠一個叫“離子引擎”的東西驅動。
沒有風扇，全靠電池
離子引擎和渦輪風扇發動機有何不同？
普通飛機的發動機看起來就像是一個大號的吹風機，旋轉的風扇不斷把空氣吹向后方，為機翼提供升力。
離子發動機也是靠吹風，不過它沒有“風扇”，而是靠電場造出的“離子風”。
這種現象在生活中很常見，我們插電時冒出的電火花就是空氣被電離造成的。
電壓越高，離子被加速得越快。 Barrett教授的團隊使用了54節3.7伏鋰聚合物電池，大約能提供200伏特的電壓。但這點電壓對于離子引擎來說還是太低了。
為此，他們設計了一種能夠將電池輸出轉換為高壓電來推動飛機的電源。 通過這種方式，電池最終將輸出4萬伏的高壓。
把200伏直流電變成4萬伏高壓電，需要幾步？
逆變器：把直流電轉換成500~700千赫茲的交流電；變壓器：把低壓交流電轉化為高壓交流電，實驗中使用的是1:15倍升壓，將電壓升至7千伏；電壓倍增器：把交流電轉變成更高電壓的直流電，從7千伏交流電變成4萬伏直流電。經過這三步產生的電壓可以放出巨大的電火花，你甚至可以用它治療網癮（大誤）。
展開 從飛機坦克到汽車 渦輪增壓以何站穩C位
蓋世小結：
自上世紀初年瑞士工程師比希發明渦輪增壓以來，渦輪增壓技術從最初應用于飛機和坦克發動機，到上世紀60年代美國通用將渦輪增壓技術引入汽車，再到70年代裝備渦輪增壓的保時捷911的誕生，國外零部件企業對渦輪增壓器的開發比國內要早很多，技術上也更成熟。而據了解，國內渦輪增壓應用領域，除了上汽和奇瑞起步較早，大多數自主品牌在2011年后才啟動汽油渦輪增壓發動機開發項目。而在當前渦輪增壓技術應用的基礎上，如何準確把握未來渦輪增壓發展趨勢，通過材料和工藝的創新緊跟市場發展的步伐，縮小和國外領先技術的差距，值得自主零部件供應商們深思。
來源：蓋世汽車
展開 燃氣輪機低壓渦輪壓氣機轉子動力學分析
本文研究的對象是該型燃氣輪機低壓渦輪壓氣機轉子, 通過對轉子-支承建模, 使用SAMCEF專業轉子動力學分析軟件, 采用有限元素法分析了其轉子動力學特性, 包括轉子的臨界轉速計算、穩態不平衡響應分析、轉子穩定性分析等。驗證了其在工程應用方面的可用性及可靠性, 同時得出了分析其動力學特性的基本方法及結論。
1 結構簡介
該型燃氣輪機低壓渦輪壓氣機轉子呈軸流輪轂式整體結構, 它由9級低壓壓氣機和1級低壓渦輪組成, 低壓壓氣機與低壓渦輪之間通過低壓渦輪軸連接并以花鍵傳遞扭矩(見圖1)。0 ～ 8級低壓壓氣機輪盤、葉片材料為鈦合金;低壓渦輪盤、葉片材料為高溫合金;低壓渦輪軸材料為馬氏體不銹鋼。低壓渦輪壓氣機轉子呈3點支承結構, 前支承采用徑向止推滾珠軸承, 支承點位于壓氣機0級輪盤前段, 由彈性支承、擠壓油膜阻尼器、滾珠軸承組成;中間支承采用滾柱軸承, 由擠壓油膜阻尼器、滾珠軸承組成, 支承點位于低壓壓氣機后軸徑后段;后支承采用滾柱軸承, 由彈性支承、擠壓油膜阻尼器、滾珠軸承組成, 支承點位于低壓渦輪軸后段。
2 計算模型
該型燃機低壓渦輪壓氣機轉子的3D模型較大,這將導致在網格劃分以及計算過程中花費大量時間,因此我們對本機組的計算采用2D軸對稱模型。在總體直角坐標系下建立二維軸對稱單元, 其種類有3節點或高階6 節點的三角形單元、4 節點或高階8 節點的四邊形單元。每個節點有9個自由度, 前6個自由度與梁單元一樣, 分別為沿旋轉軸線方向的拉伸和扭轉, 以及由彎曲而引起的其他2個方向的線位移和角位移。另外, 3個自由度與旋轉軸的橫截面變形有關, 分別為拉伸引起的徑向位移和彎曲引起的2個切向位移。同時, 使用這類單元可以很好地模擬轉子的“渦動效應” 。
建立總體直角坐標系(X , Y , Z )和局部圓柱坐標系(er, z , eθ)。
展開 
某型燃氣輪機低壓渦輪壓氣機轉子動力學分析
為了獲得某型燃氣輪機低壓渦輪壓氣機轉子的動力學特性，并驗證其穩定性及可靠性，本文使用ＳＡＭｃＥＦ／Ｆｉｅｌｄ軟件的轉子動力學分析模塊對該轉子進行了分析計算。根據機組實際運行的條件，計算了該機組轉子的臨界轉速、穩態不平衡響應、葉片丟失瞬態響應等。計算結果表明，臨界轉速安全系數合理；轉子系統選取的平衡量具有較小的振動幅值；轉子的瞬態響應結果驗證了結構方案的合理性，轉子系統具有較好的穩定性。得出了此轉子結構方案能保證低壓渦輪壓氣機穩定運行的結論
某型燃氣輪機低壓渦輪壓氣機轉子動力學分析.pdf
展開 NREL VI 期風力渦輪機 CFD 分析和驗證 ￥8
您將學
到什么 模擬 NREL 第六階段風力渦輪機案例
參加本課程
后，學生將能夠模擬任何類型的風力渦輪機 您將獲得創建水平軸風力渦輪機
CAD 模型的技能 您應該能夠使用本課程中教授的技能以及任何其他風力渦輪機獲得 NREL 第六階段的準確結果
要求
對使用 ANSYS （ICEMCFD、Spaceclaim、Fluent） 和 solidworks 軟件有很好的理解。雖然我們將從頭開始，但一些基本的工作知識將非常有幫助。
計算機至少具有 32 GB RAM 和具有良好顯卡的 i7 處理器。
尺寸為 23 英寸或更大（最好是 29 英寸）的 LED 顯示器，以正確可視化結果。
風力渦輪機理論
的基本知識 CFD 的基本知識以及一些簡單的 CFD 問題（如機翼或平板 CFD）的應用
描述
在本課程中，您將學習對 NREL Phase VI 風力渦輪機進行 CFD 分析。您將從頭開始學習所有內容，并且僅使用 NREL 網站上提供的基本數據（NREL 第六階段報告、文檔編號 29955.pdf），例如翼型坐標、沿徑向站的扭轉角和弦長以及不同風速的扭矩值。在本課程中，您將使用 solidworks 創建 NREL 六期風力渦輪機的 CAD 模型，使用 ANSYS Spaceclaim 創建內部和外部域，使用 ICEMCFD 創建域的混合網格，使用 Fluent 進行求解和后處理。最后，您將當前的 CFD 結果與 NREL 提供的實驗數據進行比較。
展開 文獻分享丨綜述：風力渦輪機與風場的尾流
尾流是影響風電場設計，運行控制和電纜布置的重要因素，經過和梁工的交流，我發現之前對垂直軸風力機的尾流的文獻閱讀比較少，而這是風力渦輪機的一個特重要的參數。原文可點擊原文鏈接（文章為開源）。
文章原題：W
ind-Tur
bine and Wind-Farm Flows: A Rev
ie
w，英國杜倫大學
文章的主要內容如下：
隨著水平軸風力機的發展，以及空氣動力學的進步，現代的水平軸風力機實現了約0.5的功率系數，非常接近貝茨極限（0.593），但對實際的風力機以及風場的性能預測仍然是一個比較復雜的事，這是由于風力渦輪機與大氣邊界層（atmospheric boundary layer）之間的復雜相互作用。
本文總結了影響風能的四個不同尺度，從翼形尺度到宏觀尺度。如圖1，
近年來，研究人員主要通過以下四種方法分析湍流，大氣邊界層與風力渦輪機以及風場的相互作用：分析模型（analytical modelling），計算機流體動力學（CFD）,風洞實驗（wind tunnel experients），現場實驗（field experiments）。
風力發電機對流場的影響包括上游（也稱為感應區域）和下游（即渦輪機前方，及渦輪機后方），且對上游的影響主要是降低風速，
x代表流向方向，風輪處為0，逆風方向為負，d為轉子直徑,a表示轉子感應系數。
渦輪機的下游區域，也就是尾流，通常分為兩個區域，分別為：1近尾流（長度為2~4個轉子直徑）2遠尾流，如圖2，
近尾跡區域會受到葉片，葉片形狀，輪轂，機艙形狀的影響，所以流場非常復雜，相反，遠尾跡區域受風力機的影響較小。
展開 渦輪風扇發動機 - 風扇和壓縮機部分與殼體 ￥10
渦輪風扇發動機 - 風扇和壓縮機部分與殼體
渦扇發動機是基本燃氣渦輪發動機的最現代變體。在渦扇發動機中，核心發動機前部由風扇包圍，后部由附加渦輪機包圍。風機和風機渦輪機由許多葉片組成，如核心壓縮機和核心渦輪機，并連接到一個附加的軸。
- 模型已在 Siemens NX 上創建。
- 通過將 CSYS 與 CSYS 作為接口對齊來創建約束。
- 此外，螺紋是使用 WAVE Geometry Linker 創建的。
- 所有組件均采用 STL 格式，用于 3D 打印工藝。
顯示簡要信息...
展開 渦輪機轉子的有限元模態分析
下面我們以渦輪機轉子為例，看看如何對其進行模態分析。
打開WELSIM軟件后。首先設置材料屬性。添加一個材料節點，并命名為myMat，設定楊氏模量為2e8 kg/(mm s2)，泊松比0.3，質量密度7.85e6 kg/mm3。這是一個結構鋼的材料。
設置分析類型，在FEM項目節點屬性中，設置分析類型為模態（Modal）。
通過導入STEP文件來建立一個轉子的模型。并賦予myMat材料屬性。如圖所示：
在網格設置中，選用高階（Quadratic）單元和高密度（Very Fine）網格。共生成了58,100個節點，31,426個Tet10單元。
對于沒有約束的三維結構，前6階的固有頻率為零。為了解實際工況下轉子的固有頻率和振型，在轉子中心連軸處添加約束。如圖所示，
點擊求解按鈕。系統默認是計算前6階模態，所以我們添加6個變型結果節點，來分別查看振型。
一階振型，固有頻率為5836.3Hz。
二階振型，固有頻率為5838.9Hz。
三階振型，固有頻率為5910.3Hz。
四階振型，固有頻率為6727.1Hz。
五階振型，固有頻率為6728.2Hz。
六階振型，固有頻率為10048Hz。同時顯示變形和網格。
值得注意是，這里的變形結果數值并不是真實變形，只是一個相對參考值。右側的表格和底部的曲線窗口也給出了具體的固有頻率值。
展開 一期一會 | 什么是渦輪機？
動力渦輪機：這些屬于燃氣輪機，通常由天然氣提供動力，并驅動發電機發電，以提供電力，而不是推進力。
渦輪增壓器：這種渦輪機從內燃機的燃燒中提取未使用的能量，為氣缸上游的壓縮機提供動力，從而使燃燒更充分。
渦噴發動機：渦輪噴氣式發動機僅依靠燃燒為飛機產生推力，并且具有單個旋轉組，就像渦輪增壓器一樣，用于驅動壓縮機，從而提高燃燒效率。
渦輪風扇發動機：渦輪風扇發動機有二級轉子，用于驅動大型風扇，這是一種高效的帶涵道風扇，是主要的推力來源。它們比渦輪噴氣式發動機更高效，并且是當今商用飛機推進系統的主要形式。
渦輪軸發動機：渦輪軸發動機不會產生推進力，而是產生扭矩來驅動飛機的螺旋槳、船舶的螺旋槳或陸地車輛的車輪。
渦輪泵：渦輪泵使用燃燒產生的熱氣體來驅動泵。最常見的渦輪泵，是用于液體燃料火箭發動機的燃料泵，或用于石油和天然氣開采的高流量泵。
利用仿真設計和改進渦輪機
從事渦輪機設計的工程師，會從不同方面來研究渦輪的定義與優化。人們過去會使用試錯法，然后是使用簡單的方程來開發早期渦輪機的葉片幾何結構、入口配置和轉子設計。但隨著對更高效、更低成本的渦輪機的需求不斷增長，工程師轉而采用先進的仿真來推動其設計。
與所有設計一樣，渦輪機設計需要在成本、效率、性能和可靠性之間進行平衡。對于飛機推進中使用的渦輪機，工程師還需要考慮重量這個因素。
流道設計
渦輪機的基本配置，是在流道設計階段確定的。性能工程師會在渦輪機所驅動的整個渦輪機械系統環境中，研究渦輪機的熱力學行為。他們可以使用2D貫流工具（如Ansys Vista TF渦輪機械設計軟件）來嘗試不同類型的流、級配置、定子選項以及入口和出口幾何結構。
展開 bladegen做渦輪機的例子
bladegenjia建模.part4.rar
bladegenjia建模.part1.rar
bladegenjia建模.part2.rar
bladegenjia建模.part3.rar
使用 ANSYS CFX 軸流式渦輪機模擬 ￥5
使用 ANSYS CFX 對軸流式渦輪機進行穩態 CFD 仿真。對于湍流剪切應力傳輸模型使用。附上仿真結果文件可供下載
水動力渦輪機_NACA_4424翼型
水動力渦輪機_NACA_4424翼型
Assem1blade622.SLDASM
IN718 合金低壓渦輪機匣整體精密成形研究
低壓渦輪機匣(圖1）是航空發動機關鍵零件，該零件為碗狀，屬典型大錐形、大高度異形環件，大、小頭截面面積差異大，零件壁厚薄，加工時易產生變形。零件材料為IN718，該合金在鍛造過程中，過程參數如加熱溫度、保溫時間、轉移時間、工模具預熱溫度、軋制曲線、終鍛溫度等控制對其性能及一致性影響極大。采用傳統方式生產該類鍛件是先將坯料制備成矩形，通過等截面轉換的方式，利用掰形沖頭將鍛件制成異形中間坯后，再通過異形軋制的方式成形。采用該方式生產的鍛件材料利用率低、制造成本高、加工后及使用過程中易變形。
圖1 低壓渦輪機匣零件示意圖
目前，用于國產商用航空發動機的低壓渦輪機匣投料重量為1327kg，鍛件重量為1122kg，交付重量為577kg，鍛件材料利用率僅為51%，環軋件到零件的材料利用率低于15%。此次試制的低壓渦輪機匣鍛件通過整體精密成形(圖2），低壓渦輪機匣鍛件重量降低至650kg，鍛件材料利用率可提升至80%，節約原材料約580kg，僅原材料節約降低成本20 多萬元，大幅降低低壓渦輪機匣制造成本。
關鍵技術
異形坯料脹形制坯技術
圖2 機匣毛坯對比
低壓渦輪機匣難以采取矩形截面環形中間坯直接軋制成形，需要制成矩形坯料后再脹形實現分料。該技術關鍵點是矩形中間坯設計及脹形模具設計，中間坯的設計需考慮制坯時的可行性及成形后的材料分配，通過兩套脹形沖頭及胎模逐步增大坯料斜度、成形大頭外法蘭，得到滿足要求的異形坯料。鍛件脹形過程示意圖見圖3。
大錐度環件精密軋制成形過程控制技術
鍛件采用徑-軸雙向聯合軋制進行整體精密軋制成形，使鍛件成形形狀接近于零件形狀，提高了材料利用率。
展開 雷諾用Fidelity優化渦輪壓縮機廢氣再循環 (EGR)
為了實現這些目標，汽車的所有消耗部件都經過仔細分析，試圖通過設計改進最大限度地減少損失，同時考慮到固有的負面影響，例如壓縮機的冷凝問題。正是在這個框架內，雷諾求助于 Cadence 的 CFD 服務和咨詢部門，該部門以其在多物理場設計和分析方面的頂級專業知識而聞名。第一項研究的重點是通過 CFD 分析評估低溫廢氣再循環 (LT-EGR) 對其渦輪壓縮機效率的影響。在研究結束時，雷諾使用專用軟件進行了冷凝分析。當環境溫度較低時會發生冷凝，從長遠來看，會損壞葉片并產生結冰問題。
預處理和網格劃分
研究了 LT-EGR 噴射的 5 個幾何參數對壓氣機葉輪效率的影響：
EGR 噴射半徑
EGR 噴射和壓縮機之間的軸向距離
定義 EGR 在進氣管周圍方向的三個角度
EGR 幾何圖形是使用Fidelity Automesh中包含的 IGG 塊結構化網格生成器通過腳本生成的。該腳本會自動為每組新的五個參數生成一個新的幾何圖形。進氣管和壓氣機葉輪由雷諾提供，在仿真過程中保持不變。
在數值方面，車輪的網格由使用 Fidelity Automesh 的自動結構化網格生成器創建的高保真網格組成。只需要對車輪的一個周期性通道進行網格劃分。對于進氣管和 EGR，使用 Fidelity Hexpress 生成自動非結構化網格，該網格也包含在 Automesh 中。進氣管和 EGR 的網格化過程使用專用腳本自動進行，無論 EGR 的位置如何，都能確保高質量的網格。然后，重新組裝兩個網格。
Fidelity Automesh 中的 IGG 腳本生成的各種 EGR 幾何結構示例
非線性諧波法
Fidelity Flow中創新的非線性諧波 (NLH) 方法用于分析由進氣管和葉輪內的 EGR 產生的流動畸變。
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