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,針對這個問題,通過調節其葉輪子午型線、葉片角度、葉片數量和出口寬度等參數,利用CFD仿真對其進行了重新設計,最終設計出了一款可應用于燃料電池離心空壓機的新葉輪,并對新葉輪的各項性能進行了分析。

航空發動機多學科設計優化，北京，北京航空航天大學出版社 [3]趙勇.

在離心葉輪機械領域,CFD正成為預測壓縮機性能及了解葉輪機械內部三維復雜粘性流場的有力工具。它正逐漸被應用于壓縮機模型級的設計開發中。此外，由于模型級試驗中取得整個流場任意一點處的流動狀況非常難,在某些情況下,當CFD求解精度足夠時,CFD數值模擬可以提供整個計算域上的流場結構特征的詳細信息。只要應用適當,CFD能夠顯著地減少模型級試驗次數、設計成本,縮短開發周期。

計算流體動力學（CFD）可以以扭矩、軸向推力、壓降和域內任何點的流速的形式量化性能，以確定可以優化效率的區域。 圖1：離心泵設計的CFD分析 有許多設計方面會影響泵的效率，例如泵殼體，葉輪蓋板、葉輪葉片數量或葉片角度等。以葉輪為例，可以改變其尺寸，例如增加直徑，但這會增加其質量，從而導致更大的能量損失。

仿真、元建模和貝葉斯推斷這一系統方法對葉輪形狀設計進行優化，優化后的泵的額定揚程提升了25%。

項目概況 本案例研究采用了“用CFD仿真優化離心泵的設計”這個仿真項目作為模板。

Cradle CFD流體動力學分析軟件擁有先進的新型協同仿真和后處理功能，分析多物理場問題和混合的流體-顆粒相互作用，輸毛管優化設計研究以Cradle CFD流體軟件對粘膠和Lyocell纖維輸毛管的流體分析仿真探究纖維開松機理。

通過Cradle CFD構建滲透模型，揭示了溫度對粘結劑滲透的雙重作用機制，并通過實驗驗證了仿真結果的可靠性。設計挑戰盡管BJ技術前景廣闊，但其工藝優化仍面臨兩大難題： ? 滲透機理復雜：液滴的鋪展、滲透受慣性力、重力、粘性力等共同影響，難以通過實驗直接觀測； ? 溫度敏感性高：粘結劑的粘度隨溫度變化顯著，導致工藝穩定性難以把控。

設計優化工作流程 基于 Concepts NREC 敏捷工程設計系統的葉輪機械初步設計，在多級軸向/徑向葉輪機械的設計與分析中融入了最先進的損失模型、交互式流道改型、葉片設計、滿足特定的設計標準的自動幾何調整、快速評估偏離設計點的性能曲線生成，以及最終三維幾何形狀的詳細設計。葉輪機械初步設計還可與三維 CFD 分析工具無縫集成。

本文介紹了使用AI神經網絡進行旋轉機械葉片設計、仿真和優化的方法。通過建立神經網絡模型，實現了對葉片性能的準確預測和優化。本文的研究結果表明，AI神經網絡能夠有效地應用于旋轉機械葉片的設計、仿真和優化過程，并可提高葉片的性能和效率。旋轉機械葉片是各種動力設備的關鍵部件，如航空發動機、燃氣輪機、壓縮機等。這些設備的性能和效率往往受到旋轉機械葉片的設計和性能的影響。

設計優化工作流程 基于 Concepts NREC 敏捷工程設計系統的葉輪機械初步設計，在多級軸向/徑向葉輪機械的設計與分析中融入了最先進的損失模型、交互式流道改型、葉片設計、滿足特定的設計標準的自動幾何調整、快速評估偏離設計點的性能曲線生成，以及最終三維幾何形狀的詳細設計。葉輪機械初步設計還可與三維 CFD 分析工具無縫集成。

在 CFD 分會場上，Cadence 還分享了基于 Fidelity CFD 的葉輪機械氣動設計、馬達/發電機冷卻設計解決方案，事實上，這也正符合“小汽油機”產業的轉型升級需求，對于水泵、汽油發電機等集成小汽油機動力和葉輪機械部件的產品，在更高集成級別的設計優化離不開葉輪機械的 CFD 優化工具，在這方面，Fidelity CFD 同樣具備強勁實力。

使用Cadence CFD 軟件的參數化和自動優化模塊完成優化設計；通過手動調節蝸殼截面積修正系數，完成整個模型系統級的優化設計。 ▌ 基于自適應特征選擇的高維不確定性方法在葉輪機械性能評估中的應用（北京） 主講：采用Cadence CFD軟件，針對復雜環境的葉輪機械領域進行全三維數值仿真。

2023年5月18日 一站式葉輪機械設計與優化方案↑點擊圖片觀看全部內容 葉輪機械的設計和優化對于提高機械效率、降低能耗、延長機械壽命具有重要意義。葉輪機械的優化設計需要3D造型，網格構建及性能評估等多次迭代，如何構建全自動化流程及減少人工干預，答案就在本期“Fidelity一站式葉輪機械優化設計流程介紹”。

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。

特別說明隨著計算技術和ANSYS等分析軟件的迅速發展，使得數值模擬和計算流體力學（CFD）成為研究和評價水泵最佳特性的較好工具之一。這種類型的模擬在預測和估計泵性能的許多特性方面非常有用，并且在任何進一步的步驟之前給出了許多解決方案。 因此，在離心泵葉輪優化設計過程中，離不開CFD的支持。

基于葉輪機械設計-仿真-優化的一體化思路，在ANSYS Workbench平臺上可實現葉輪機械參數化設計、數值分析和優化設計的所有功能，其中一款專業分析軟件——OptiSLang是一款多學科優化、隨機分析、穩健與可靠性優化設計軟件，在真正意義上地進行葉輪機械的快速優化，幫助工程師更高效便捷地進行產品研發設計。