渦輪機行業(yè)的案例
Van Oord攜手Ansys加速設(shè)計高度可持續(xù)性海上風力渦輪機
通過采用Ansys將模型運行時間從150小時縮短到24小時，將研發(fā)時間縮短了7倍
主要亮點
Ansys解決方案幫助Van Oord快速增加設(shè)計載荷組合，并為高級風力渦輪機基座的研發(fā)節(jié)省計算時間
Van Oord 工程師采用Ansys Cloud和Ansys Mechanical對新產(chǎn)品設(shè)計進行優(yōu)化，最大限度降低項目風險，簡化供應(yīng)商談判并縮短產(chǎn)品研發(fā)時間
Van Oord與Ansys 展開合作推進環(huán)境可持續(xù)性，同時加快海上風力渦輪機行業(yè)的新產(chǎn)品設(shè)計。Ansys幫助Van Oord工程師開發(fā)前沿的風力渦輪機基座，從而有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量，并以前所未有的速度向市場推出新型創(chuàng)新產(chǎn)品。
設(shè)計風力渦輪基座通常需要Van Oord工程師投入大量時間研發(fā)眾多復雜的動態(tài)分析有限元模型。
展開 Van Oord攜手Ansys加速設(shè)計高度可持續(xù)性海上風力渦輪機
通過采用Ansys將模型運行時間從150小時縮短到24小時，將研發(fā)時間縮短了7倍
主要亮點
Ansys解決方案幫助Van Oord快速增加設(shè)計載荷組合，并為高級風力渦輪機基座的研發(fā)節(jié)省計算時間
Van Oord 工程師采用Ansys Cloud和Ansys Mechanical對新產(chǎn)品設(shè)計進行優(yōu)化，最大限度降低項目風險，簡化供應(yīng)商談判并縮短產(chǎn)品研發(fā)時間
Van Oord與Ansys 展開合作推進環(huán)境可持續(xù)性，同時加快海上風力渦輪機行業(yè)的新產(chǎn)品設(shè)計。Ansys幫助Van Oord工程師開發(fā)前沿的風力渦輪機基座，從而有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量，并以前所未有的速度向市場推出新型創(chuàng)新產(chǎn)品。
設(shè)計風力渦輪基座通常需要Van Oord工程師投入大量時間研發(fā)眾多復雜的動態(tài)分析有限元模型。
展開 維修飛機渦輪機：Optomec LENS工藝金屬3D打印系統(tǒng)
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(shù)，并開發(fā)出大批量的發(fā)動機MRO 3D打印機。
為了突出采用LENS的潛在成本節(jié)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(jù)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(shè)備的盈利能力。
△Optomec的LENS技術(shù)能夠在現(xiàn)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O(shè)ptomec公司。
優(yōu)化渦輪機維修
由于可能與NDA有關(guān)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(lǐng)先的供應(yīng)商"，其在航空MRO市場的價值為370億美元。據(jù)了解，該客戶也是Optomec系統(tǒng)的現(xiàn)有采用者，它已經(jīng)使用了五臺以上的3D打印機來維修飛機發(fā)動機和工業(yè)燃氣輪機中的渦輪機部件。
據(jù)Optomec公司稱，客戶計劃采用他們技術(shù)的自適應(yīng)軟件和即時激光功率調(diào)整功能，為磨損的發(fā)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(guī)定的規(guī)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(zhì)量。
我們還相信，此舉將使這家航空供應(yīng)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(fā)動機大修成本。Optomec公司的系統(tǒng)每年能夠修復數(shù)以萬計的渦輪機，它的MRO裝置總數(shù)達到100個，它說這些機器現(xiàn)在是 "燃氣渦輪機行業(yè)的黃金標準"。
△阿提哈德工程公司的3D打印MRO設(shè)施。照片來自阿提哈德工程公司。
展開 Van Oord攜手Ansys加速設(shè)計高度可持續(xù)性海上風力渦輪機
通過采用Ansys將模型運行時間從150小時縮短到24小時，將研發(fā)時間縮短了7倍
主要亮點
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Van Oord 工程師采用Ansys Cloud和Ansys Mechanical對新產(chǎn)品設(shè)計進行優(yōu)化，最大限度降低項目風險，簡化供應(yīng)商談判并縮短產(chǎn)品研發(fā)時間
Van Oord與Ansys 展開合作推進環(huán)境可持續(xù)性，同時加快海上風力渦輪機行業(yè)的新產(chǎn)品設(shè)計。Ansys幫助Van Oord工程師開發(fā)前沿的風力渦輪機基座，從而有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量，并以前所未有的速度向市場推出新型創(chuàng)新產(chǎn)品。
設(shè)計風力渦輪基座通常需要Van Oord工程師投入大量時間研發(fā)眾多復雜的動態(tài)分析有限元模型。
展開 
基于內(nèi)部通道冷卻的渦輪葉片熱應(yīng)力仿真 ￥5
在渦輪機行業(yè)，用流體冷卻渦輪葉片是常見的做法 流經(jīng)冷卻孔。由于刀片中的溫度梯度， 會產(chǎn)生熱應(yīng)力，從而導致葉片失效。
在典型的熱應(yīng)力分析中，溫度被計算出來，然后應(yīng)用為 應(yīng)力分析的荷載條件。雖然可以解決 溫度通過對共軛傳熱進行建模 計算流體動力學 （CFD） 代碼，它需要大量的 計算資源。CFD 的降階模型，假設(shè)一維流 通過孔，可以提供一種廉價的解決方案，而不會造成重大損失 準確性。由于通過冷卻孔的質(zhì)量流量是已知的，因此經(jīng)驗 薄膜系數(shù)的關(guān)系可用于模擬來自 刀片到流體。
燃氣輪機低壓渦輪壓氣機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子, 通過對轉(zhuǎn)子-支承建模, 使用SAMCEF專業(yè)轉(zhuǎn)子動力學分析軟件, 采用有限元素法分析了其轉(zhuǎn)子動力學特性, 包括轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速計算、穩(wěn)態(tài)不平衡響應(yīng)分析、轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性分析等。驗證了其在工程應(yīng)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(jié)論。
1 結(jié)構(gòu)簡介
該型燃氣輪機低壓渦輪壓氣機轉(zhuǎn)子呈軸流輪轂式整體結(jié)構(gòu), 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(zhuǎn)子呈3點支承結(jié)構(gòu), 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(zhuǎn)子的3D模型較大,這將導致在網(wǎng)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(jié)點或高階6 節(jié)點的三角形單元、4 節(jié)點或高階8 節(jié)點的四邊形單元。每個節(jié)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(zhuǎn)軸線方向的拉伸和扭轉(zhuǎn), 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(zhuǎn)軸的橫截面變形有關(guān), 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(zhuǎn)子的“渦動效應(yīng)” 。
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(zhuǎn)子動力學分析
為了獲得某型燃氣輪機低壓渦輪壓氣機轉(zhuǎn)子的動力學特性，并驗證其穩(wěn)定性及可靠性，本文使用ＳＡＭｃＥＦ／Ｆｉｅｌｄ軟件的轉(zhuǎn)子動力學分析模塊對該轉(zhuǎn)子進行了分析計算。根據(jù)機組實際運行的條件，計算了該機組轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速、穩(wěn)態(tài)不平衡響應(yīng)、葉片丟失瞬態(tài)響應(yīng)等。計算結(jié)果表明，臨界轉(zhuǎn)速安全系數(shù)合理；轉(zhuǎn)子系統(tǒng)選取的平衡量具有較小的振動幅值；轉(zhuǎn)子的瞬態(tài)響應(yīng)結(jié)果驗證了結(jié)構(gòu)方案的合理性，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性。得出了此轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)方案能保證低壓渦輪壓氣機穩(wěn)定運行的結(jié)論
某型燃氣輪機低壓渦輪壓氣機轉(zhuǎn)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(chuàng)建水平軸風力渦輪機
CAD 模型的技能 您應(yīng)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(jié)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(jié)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(yīng)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(nèi)容，并且僅使用 NREL 網(wǎng)站上提供的基本數(shù)據(jù)（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(zhuǎn)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(chuàng)建 NREL 六期風力渦輪機的 CAD 模型，使用 ANSYS Spaceclaim 創(chuàng)建內(nèi)部和外部域，使用 ICEMCFD 創(chuàng)建域的混合網(wǎng)格，使用 Fluent 進行求解和后處理。最后，您將當前的 CFD 結(jié)果與 NREL 提供的實驗數(shù)據(jù)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(shè)計，運行控制和電纜布置的重要因素，經(jīng)過和梁工的交流，我發(fā)現(xiàn)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(shù)。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(nèi)容如下：
隨著水平軸風力機的發(fā)展，以及空氣動力學的進步，現(xiàn)代的水平軸風力機實現(xiàn)了約0.5的功率系數(shù)，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(jié)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(xiàn)場實驗（field experiments）。
風力發(fā)電機對流場的影響包括上游（也稱為感應(yīng)區(qū)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(zhuǎn)子直徑,a表示轉(zhuǎn)子感應(yīng)系數(shù)。
渦輪機的下游區(qū)域，也就是尾流，通常分為兩個區(qū)域，分別為：1近尾流（長度為2~4個轉(zhuǎn)子直徑）2遠尾流，如圖2，
近尾跡區(qū)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(qū)域受風力機的影響較小。
展開 渦輪風扇發(fā)動機 - 風扇和壓縮機部分與殼體 ￥10
渦輪風扇發(fā)動機 - 風扇和壓縮機部分與殼體
渦扇發(fā)動機是基本燃氣渦輪發(fā)動機的最現(xiàn)代變體。在渦扇發(fā)動機中，核心發(fā)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(chuàng)建。
- 通過將 CSYS 與 CSYS 作為接口對齊來創(chuàng)建約束。
- 此外，螺紋是使用 WAVE Geometry Linker 創(chuàng)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(zhuǎn)子的有限元模態(tài)分析
下面我們以渦輪機轉(zhuǎn)子為例，看看如何對其進行模態(tài)分析。
打開WELSIM軟件后。首先設(shè)置材料屬性。添加一個材料節(jié)點，并命名為myMat，設(shè)定楊氏模量為2e8 kg/(mm s2)，泊松比0.3，質(zhì)量密度7.85e6 kg/mm3。這是一個結(jié)構(gòu)鋼的材料。
設(shè)置分析類型，在FEM項目節(jié)點屬性中，設(shè)置分析類型為模態(tài)（Modal）。
通過導入STEP文件來建立一個轉(zhuǎn)子的模型。并賦予myMat材料屬性。如圖所示：
在網(wǎng)格設(shè)置中，選用高階（Quadratic）單元和高密度（Very Fine）網(wǎng)格。共生成了58,100個節(jié)點，31,426個Tet10單元。
對于沒有約束的三維結(jié)構(gòu)，前6階的固有頻率為零。為了解實際工況下轉(zhuǎn)子的固有頻率和振型，在轉(zhuǎn)子中心連軸處添加約束。如圖所示，
點擊求解按鈕。系統(tǒng)默認是計算前6階模態(tài)，所以我們添加6個變型結(jié)果節(jié)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(wǎng)格。
值得注意是，這里的變形結(jié)果數(shù)值并不是真實變形，只是一個相對參考值。右側(cè)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？
渦輪機通過軸上連接的多個渦輪葉片，將工作流體的動能（以速度形式）和勢能（以壓力形式）轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)動能，從而將氣體或液體的能量轉(zhuǎn)換為功率。葉片本質(zhì)上是一個由流體的動量和壓力推動的杠桿，這個杠桿上的力會在軸周圍產(chǎn)生扭矩，從而產(chǎn)生機械能。該能量可被軸上連接的任何系統(tǒng)使用。
英文中的“turbine”一詞來自于拉丁語turbo，意思是“旋轉(zhuǎn)”。這種以貫流方式從流體中提取能量的方法，與內(nèi)燃機（ICE）或蒸汽機等依靠活塞進行能量轉(zhuǎn)換的機器截然不同。通過渦輪機獲取能量的設(shè)備通常被歸類為渦輪機械。
幾千年來，人類一直在使用渦輪機推動工業(yè)創(chuàng)新，這可以追溯到石磨上連接的簡單的水車和風車。如今，我們可以使用渦輪機實現(xiàn)多種用途：將風力、水、壓縮空氣、蒸汽和加熱氣體中的能量轉(zhuǎn)化為電能；提高汽車發(fā)動機的效率；為飛機提供動力等等。渦輪機械行業(yè)致力于研究和改進渦輪機和渦輪機械的熱力學、流體力學特性和可靠性。
渦輪機的工作原理
所有渦輪機都有稱為葉片的纖薄結(jié)構(gòu)，這些葉片連接到與軸相連的圓柱體上，流體會推動葉片或圍繞葉片流動。不過，渦輪機具有不同的分類，這具體取決于它們是從流體的動量中提取能量（沖動式渦輪機），還是借助流體的壓力（反動式渦輪機）獲得能量。
沖動式渦輪機
在沖動式渦輪機中，流體會撞擊一連串類似于槳葉或鏟斗的葉片。流體使葉片轉(zhuǎn)動時，其動能被轉(zhuǎn)化為機械能。這就會產(chǎn)生力，進而在軸上產(chǎn)生扭矩并使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
水車是一種最早的沖動式渦輪機形式，其中水車輪上的槳葉被河流或運河的水流推動。在現(xiàn)代沖動式渦輪機中，噴嘴會產(chǎn)生高速的水流、蒸汽或壓縮空氣。與反動式渦輪機不同，沖動式渦輪機不需要外殼來引導流體。
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(wěn)態(tài) CFD 仿真。對于湍流剪切應(yīng)力傳輸模型使用。附上仿真結(jié)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
