葉片參數(shù)化優(yōu)化
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
葉片參數(shù)化優(yōu)化的視頻教程
ANSYS Maxwell參數(shù)化建模與優(yōu)化設(shè)計(jì)
本期直播將以講解結(jié)合實(shí)際操作的方式，介紹ANSYS Maxwell軟件在電機(jī)參數(shù)化建模與優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一些功能，主要內(nèi)容綱要如下： 1.Maxwell各種參數(shù)化建模方法介紹 自建模型參數(shù)化、導(dǎo)入模型參數(shù)化、UDP參數(shù)化、材料/溫度/外電路參數(shù)化、 2.Maxwell各種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法介紹 Maxwell優(yōu)化模塊、Workbench優(yōu)化模塊、optiSLang優(yōu)化模塊 3.案例演示
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葉輪機(jī)械CFD參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計(jì)范例教程
葉輪機(jī)械參數(shù)化優(yōu)化示例 對(duì)某軸流風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能進(jìn)行優(yōu)化 為了方便對(duì)葉片進(jìn)行調(diào)整，建立葉輪的全參數(shù)化模型，并將葉片分為六個(gè)控制截面來調(diào)整參數(shù)變化。之后設(shè)定參數(shù)變化規(guī)律或給定算法，在優(yōu)化軟件中會(huì)自動(dòng)生成不同模型并啟動(dòng)CFD軟件進(jìn)行仿真計(jì)算。
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在Isight平臺(tái)上進(jìn)行的基于CST參數(shù)化+Xfoil的無人機(jī)翼型優(yōu)化
1、掌握翼型CST參數(shù)化程序的使用，包括： 輸入輸出文件的準(zhǔn)備； 參數(shù)化的注意點(diǎn)； 2、掌握Xfoil程序的使用，包括： 輸入輸出文件的準(zhǔn)備； 批處理文件的編寫； 3、掌握Isight軟件的集成，包括： simcode的集成； 優(yōu)化參數(shù)的設(shè)置； 特殊情況的處理； 結(jié)果的分析； 4、流程總結(jié) 主要由以下課程： 0、翼型優(yōu)化-課程概述； 1、翼型優(yōu)化-CST翼型參數(shù)化和Xfoil
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葉片參數(shù)化優(yōu)化的實(shí)例教程
前些年這些詞還是多目標(biāo)優(yōu)化、大數(shù)據(jù)、雙碳等等。
科研圈的詞匯貶值速度也是很快的。大家摻大模型進(jìn)去了，你還沒摻，這不是落后了嗎。
實(shí)際上真到了設(shè)計(jì)制造中，又必須一步步從二維開始做，還要不斷的優(yōu)化，直至達(dá)到目標(biāo)。
以葉片和機(jī)翼為例，從仿真到風(fēng)洞，不斷對(duì)二維葉型/翼型進(jìn)行迭代優(yōu)化。為什么實(shí)際型號(hào)中要死磕二維呢？
原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)橄啾热S，二維是心里最有底的，無論試驗(yàn)可靠性還是成本都是能托底的。問題到了三維復(fù)雜構(gòu)型以后，可能影響到設(shè)計(jì)指標(biāo)的東西太多了，牽一發(fā)而動(dòng)全身。有時(shí)候改了不如不改。
這種情況，在二維階段就要求設(shè)計(jì)師對(duì)各種幾何參數(shù)的特點(diǎn)以及其對(duì)氣動(dòng)特性影響規(guī)律要非常熟悉，當(dāng)指標(biāo)達(dá)不到的時(shí)候依靠經(jīng)驗(yàn)知道往什么方向改。
類似于結(jié)構(gòu)力學(xué)領(lǐng)域，很多人遇到啥問題都把它簡(jiǎn)化成梁，然后很快就能知道這個(gè)東西的大致規(guī)律。差生文具多，文具多也可能導(dǎo)致差，因?yàn)樵綇?fù)雜的理論模型，越不容易摸到規(guī)律。
本期聊聊作為入門的基礎(chǔ)的，葉片/翼型參數(shù)化造型技術(shù)。
葉/翼型參數(shù)知多少
我剛開始接觸這個(gè)東西，最讓驚訝的就是一個(gè)看起來平平無奇的翼型，竟然有那么多幾何參數(shù)，有些是造型用的，有些是造完型計(jì)算出來的。
1. 弦長(zhǎng)
弦長(zhǎng)：翼型通常理解為二維機(jī)翼，它前端圓滑，尖點(diǎn)稱為后緣；翼型上距后緣最遠(yuǎn)的點(diǎn)稱為前緣；連接前后緣的直線稱為翼弦(chord)，其長(zhǎng)度稱為弦長(zhǎng)。如下圖所示：
2. 中弧線
中弧線：指和上翼面、下翼面相切的公切圓的圓心的軌跡
3. 安裝角
安裝角：弦線與額線之間的夾角。簡(jiǎn)單理解就是弦線與x軸的夾角。如下圖所示：
4. 進(jìn)口幾何角
進(jìn)口幾何角：翼型中弧線在前緣點(diǎn)A處的切線與額線的夾角。
展開 葉片參數(shù)化模型設(shè)計(jì)
作者：安旭
對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片進(jìn)行參數(shù)化建模分兩部分，對(duì)Hub和Shroud建模以及對(duì)Blade建模。
Blade建模由Hub和Shroud間多個(gè)位置2D葉形蒙皮成形(默認(rèn)兩個(gè)section，Hub位置上S1、Shroud位置上S2，S1、S2徑向位置由REF_TRACE_HUB_R、REF_TRACE_TIP_R決定)。2D葉形包含中位線，壓力面及吸力面。中位線包含參數(shù)葉片長(zhǎng)度REF_LENGTH，安裝角度CAMBER_GAMMA，金屬角CAMBER_BETA1、CAMBER_BETA2，前緣半徑LE_REDIUS，后緣半徑TE_REDIUS。具體位置如圖：
葉片壓力面吸力面決定參數(shù)包含：控制點(diǎn)數(shù)PTNUM，伸展系數(shù)FACT，每個(gè)控制點(diǎn)到中位線距離TSS_N,TPS_N,后緣傾斜角TE_WEDGE_ANGLE，如圖：
PTNUM控制Tss數(shù)量。壓力面及吸力面都是Bezeir曲線，由C1, C2, Cn-1, Cn, Tss(n) 控制，直線C1C2垂直中位線端點(diǎn)，長(zhǎng)度取4倍LE_REDIUS。直線Cn-1Cn與后緣圓相切，且與中位線尾端呈1/2 TE_WEDGE_ANGLE。FACT系數(shù)控制Tss點(diǎn)及Cn-1點(diǎn)在中位線上位置。
參數(shù)NB決定葉片數(shù)量。
另一種葉片構(gòu)型方法為11參數(shù)法，11參數(shù)法對(duì)軸流機(jī)2D輪廓進(jìn)行建模。
展開 設(shè)計(jì)過程中通過改變包角曲線實(shí)現(xiàn)葉片骨線的控制，變化幅度可定量設(shè)定。葉片骨線參數(shù)化設(shè)計(jì)流程見圖1，計(jì)算過程見表1。
圖1 參數(shù)化設(shè)計(jì)流程
表1 參數(shù)化設(shè)計(jì)計(jì)算表
為降低微型余能回收水輪機(jī)的生產(chǎn)難度和成本，對(duì)過流部件適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行了優(yōu)化，余能回收水輪機(jī)全流道仿真模型僅包括蝸殼、活動(dòng)導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪和尾水管，如圖2所示。
圖2 余能回收水輪機(jī)全流道模型
某輸水管網(wǎng)末端壓力較高，經(jīng)測(cè)量可利用壓頭約31m，平均流量為720/h，采用余能回收水輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電回收富裕的能量。基于一元理論得到軸面流線并分為若干段，然后按照參數(shù)化設(shè)計(jì)方法對(duì)每個(gè)微元段進(jìn)行計(jì)算，最終得到葉片骨線坐標(biāo)。按等厚度規(guī)律對(duì)骨線加厚并對(duì)翼型進(jìn)出口邊倒圓得到葉片翼型如圖3，設(shè)計(jì)得到的葉片骨線包角曲線如圖4。
圖3 參數(shù)化設(shè)計(jì)流程
圖4 參數(shù)化設(shè)計(jì)流程
水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪出口速度矩分布對(duì)性能有影響，為達(dá)到降低出口平均速度矩的目的，擬增加葉片出口邊靠近上冠側(cè)骨線包角。修改前、后葉片骨線參數(shù)曲線變化如圖5，不同流面層上葉片骨線的包角是均勻變化的，改后葉片骨線仍然保持光滑，見圖6。
展開 介紹了pro/e二次開發(fā)的方法,對(duì)離心泵葉片三維參數(shù)化造型進(jìn)行研究并建立特征模型。利用定義了參數(shù)和拓?fù)潢P(guān)系的離心泵葉片的pro/e模型文件,通過二次開發(fā)工具pro/TOOLKIT對(duì)模型文件中定義參數(shù)進(jìn)行訪問,最終完成離心泵葉片的參數(shù)化三維造型
基于特征的離心泵葉片參數(shù)化三維造型.pdf
3.5 模型優(yōu)化后的葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能
在上述仿真實(shí)驗(yàn)中，對(duì)葉片出口角度、葉片出口寬度、葉片厚度和分流葉片對(duì)離心式人工心臟泵的剪切應(yīng)力分布、水力性能的影響進(jìn)行了研究，得到了一組性能較好的葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1。
表1 優(yōu)化模型的葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)
圖10為優(yōu)化后的葉輪三維模型與泵的裝配剖視圖。將優(yōu)化模型與基礎(chǔ)模型的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后模型葉輪表面的最大剪切應(yīng)力為455Pa，基礎(chǔ)模型葉輪表面的最大剪切應(yīng)力約為584.7Pa，優(yōu)化后葉輪表面的最大剪切應(yīng)力降低了22%。此外，優(yōu)化后的葉輪揚(yáng)程約為114.6mmHg，基礎(chǔ)模型葉輪的揚(yáng)程約為119.1mmHg，兩者揚(yáng)程均能滿足人工心臟泵的使用要求，且優(yōu)化后的葉輪揚(yáng)程更接近100mmHg，更符合設(shè)計(jì)的需求。
圖10
4 結(jié)論
本文基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真分析，研究了不同葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)下的離心式心室輔助泵的剪切應(yīng)力分布、水力性能變化，發(fā)現(xiàn)葉片形狀對(duì)泵的剪切應(yīng)力分布、水力性能有較大影響。直葉片較后彎葉片有較大的揚(yáng)程，但存在更大的剪切應(yīng)力。當(dāng)葉片出口角度較小時(shí)，葉片表面及泵內(nèi)剪切應(yīng)力較大；當(dāng)葉片出口角度過大時(shí)，由于葉片前緣向前傾斜，不利于前緣處流體的運(yùn)動(dòng)，剪切應(yīng)力反而增大。
葉片出口寬度與泵的揚(yáng)程呈正相關(guān)的關(guān)系，在設(shè)計(jì)時(shí)需要配合蝸殼前后間隙綜合考慮，避免影響泵內(nèi)血液流動(dòng)狀態(tài)而發(fā)生溶血。葉片厚度較小時(shí)，葉片表面及泵內(nèi)剪切應(yīng)力較大，適當(dāng)增大葉片厚度可以有效降低葉片緣剪切應(yīng)力分布。
分流葉片在增加輔助泵的揚(yáng)程的同時(shí)也會(huì)引起葉片表面的剪切應(yīng)力增大，適用于低轉(zhuǎn)速下需要增加水力性能需求的葉輪設(shè)計(jì)。在本文研究范圍內(nèi)，葉片出口角度β2=60°、葉片出口寬度b2=6mm、葉片厚度δ=2.5mm且沒有分流葉片的葉輪性能更好。
文章來源：工具技術(shù)
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葉片參數(shù)化優(yōu)化的最新內(nèi)容
葉片/翼型參數(shù)化造型技術(shù)6個(gè)月前
在流體力學(xué)領(lǐng)域，一說弄個(gè)翼型算個(gè)流場(chǎng)，基本上初學(xué)者就能很快掌握，似乎二維固定壁面的東西都是入門的簡(jiǎn)單東西。
在AI和各種軟件工具高度發(fā)展的今天，這些東西好像變得沒那么重要了。最近聽到一些葉輪機(jī)械方向的研一學(xué)生的聊天，所言都是什么注意力機(jī)制，什么卷積。
前些年這些詞還是多目標(biāo)優(yōu)化、大數(shù)據(jù)、雙碳等等。
科研圈的詞匯貶值速度也是很快的。大家摻大模型進(jìn)去了，你還沒摻，
4月8日，CAESES 5.3版本培訓(xùn)會(huì)議于上海順利舉辦。來自702所、708所、RINA、BV、上海船舶設(shè)計(jì)研究院、江南造船、滬東中華、大連船舶重工、外高橋造船、黃埔文沖等十余家企業(yè)近70名工程師參會(huì)。
FRIENDSHIP公司總經(jīng)理Heinrich介紹了CAESES 5.3新版本的功能、未來開發(fā)方向及歐洲船舶行業(yè)的新技術(shù)進(jìn)展。
天洑軟件CAESES技術(shù)支持工程師張永興就CAESES
2023年11月24日，由南京天洑軟件有限公司舉辦的全參數(shù)化建模優(yōu)化軟件CAESES 5.0新用戶培訓(xùn)會(huì)在南京召開。來自滬東中華、江南造船、701所、708所等一流企事業(yè)單位用戶齊聚現(xiàn)場(chǎng)，共同學(xué)習(xí)CAESES 5.0新功能及案例操作，探索船舶行業(yè)痛點(diǎn)及需求，進(jìn)一步提高船舶總體設(shè)計(jì)水平及行業(yè)智能制造水平。
本次培訓(xùn)內(nèi)容涵蓋了：CAESES5.0的界面與基本操作、各種變形方法、
導(dǎo) 言
本文針對(duì)余能回收水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片的參數(shù)化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，克服保角變換法設(shè)計(jì)過程繁瑣以及Bezier曲線查看參數(shù)分布不直觀的缺點(diǎn)。首先建立轉(zhuǎn)輪葉片的參數(shù)化表達(dá)式，然后將軸面流線離散，對(duì)微元段進(jìn)行計(jì)算得到葉片骨線的參數(shù)分布曲線，控制參數(shù)分布曲線便于根據(jù)CFD計(jì)算結(jié)果完成改型，最后通過試驗(yàn)檢驗(yàn)余能回收水輪機(jī)的性能。研究成果為余能回收水輪機(jī)的設(shè)計(jì)提供一種新的思路
引文格式：
劉澤輝，張松，屈一飛. 基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真的離心式人工心臟泵葉片參數(shù)優(yōu)化[J].工具技術(shù),2021,55(10):51-57.
Liu Zehui，Zhang Song，Qu Yifei. Blade Parameter Optimization of Centrifugal
[5] 張曉東,余世敏,龔彥,等.基于Bezier曲線的渦輪葉片參數(shù)化造型及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械強(qiáng)度,2015,37(2):266-271.
[6] 賈雷.渦輪鉆具葉片設(shè)計(jì)及CFD分析[D].呼和浩特:內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué),2013:37-39.
[7] 趙洪波.渦輪鉆具渦輪葉片設(shè)計(jì)及水力性能仿真優(yōu)化研究[D].北京:中國地質(zhì)大學(xué)(北京),2012:45-52.
MeshWorks的參數(shù)化功能，包括形狀參數(shù)化、板厚、材料、孔、加強(qiáng)筋及焊接等參數(shù)化。這些眾多的參數(shù)化功能可以幫助工程師快速進(jìn)行DOE分析，而無需等待CAD數(shù)據(jù)更新，從而加快了設(shè)計(jì)周期。
MeshWorks的參數(shù)化網(wǎng)格建模功能可以幫助用戶非常快速地分析多種工況，這些參數(shù)通常是常規(guī)形狀參數(shù)之外的參數(shù)類型，比如各種加強(qiáng)特征，如ribs、beads、bulkheads、darts以及縫焊長(zhǎng)度
客戶：
該客戶是一家領(lǐng)先的汽車OEM廠商，其產(chǎn)品線很豐富。
背景：
消費(fèi)者對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)的重視程度和期望值越來越高，從而推動(dòng)全球汽車制造商優(yōu)化其車輛平臺(tái)，而不是僅僅考慮車輛的性能。必須通過全面平衡安全性、NVH和耐久性性能來達(dá)到燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)。
挑戰(zhàn)：
客戶希望減少其現(xiàn)有SUV產(chǎn)品線的重量（大量可行性方案可以投入到實(shí)際生產(chǎn)中）
一、副車架的性能開發(fā)
副車架可以承受發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的振動(dòng)載荷和來自路面的各種沖擊，并能夠減弱路面和發(fā)動(dòng)機(jī)帶來的震動(dòng)和噪音，保證行駛舒適性和穩(wěn)定性。除此之外，副車架能提高汽車懸掛系統(tǒng)的連接剛度，裝有副車架的汽車能夠明顯感覺到底盤更扎實(shí)緊湊。副車架的設(shè)計(jì)既需要考慮零件本身的安裝和布置要求，同時(shí)還需要保證結(jié)構(gòu)的性能，前副車架設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮的幾個(gè)性能包括NVH性能、剛度性能、耐久性能及安全性能等
異型密封圈計(jì)算泄漏量與參數(shù)化優(yōu)化過程
1.%2.%3 后處理
圖325接觸壓力云圖
從接觸壓力云圖可以得出，異型密封圈主密封接觸壓力達(dá)到18 MPa，并且接觸部位的接觸狀態(tài)穩(wěn)定，沒有發(fā)生斷層和突變，說明不會(huì)發(fā)生泄漏。
圖326軸承支撐反作用力
根據(jù)泄漏量計(jì)算公式，需要知道密封圈所受載荷的大小，此處便使用支撐軸承的反作用力間接得到密封圈所受載荷，而密封間隙寬度則需要通過計(jì)算接觸面積來求得
