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航空發(fā)動(dòng)機(jī)與內(nèi)部渦輪盤如圖1所示，榫槽作為葉片與渦輪盤的關(guān)鍵連接部位，其加工表面完整性和加工精度直接影響渦輪盤榫接部位的配合牢固程度、傳力效果、抗疲勞損傷和抗蠕變性能等，最終決定發(fā)動(dòng)機(jī)的服役性能與壽命[2]。渦輪盤榫槽結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，傳統(tǒng)的數(shù)控加工難以實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定加工，因此現(xiàn)階段，榫槽的加工一般采用高精度、高效率和一致性好的拉削加工，以滿足榫槽高質(zhì)量和高效率的加工要求。

4 合金渦輪盤破裂失效時(shí)工作溫度分析對(duì)FGH97合金渦輪盤進(jìn)行低循環(huán)疲勞考核試驗(yàn) ， 結(jié)果如圖3所示 。試車117 min 27s后 ， 發(fā)生疲勞斷裂。根據(jù)疲勞弧線及其收斂位置，該渦輪盤疲勞斷裂源區(qū)如圖3a箭頭所示，源區(qū)所經(jīng)歷的溫度即為渦輪盤疲勞失效過程中的最高溫度。疲勞斷口源區(qū)氧化皮為暗灰色，根據(jù)模擬試驗(yàn)得知，渦輪盤最高服役溫度約為1000℃。

自主研制高性能發(fā)動(dòng)機(jī)是提升國家核心競(jìng)爭(zhēng)力的重中之重，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)的 一盤（渦輪盤）兩片（導(dǎo)向、工作葉片）的承溫能力成為發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)程度的重要標(biāo)志。

本文基于StarCCm+渦輪機(jī)械網(wǎng)格功能對(duì)rotor37渦輪葉片劃分全六面體網(wǎng)格，渦輪機(jī)械網(wǎng)格操作使用基于橢圓偏微分方程的方法生成流動(dòng)對(duì)齊的六面體網(wǎng)格。此操作僅用于串行執(zhí)行。 Turbomachinery applications with axial blades typically require a flow-aligned, structured mesh.

本文基于StarCCm+渦輪機(jī)械網(wǎng)格功能對(duì)rotor37渦輪葉片劃分全六面體網(wǎng)格，渦輪機(jī)械網(wǎng)格操作使用基于橢圓偏微分方程的方法生成流動(dòng)對(duì)齊的六面體網(wǎng)格。此操作僅用于串行執(zhí)行。

渦輪的內(nèi)徑和外徑分別為490mm和600mm。轉(zhuǎn)子由 41 個(gè)葉片組成，這些葉片由弦長 60 毫米的改良 VKI 型材定義。轉(zhuǎn)子排的葉尖間隙為0.4mm。渦輪葉片是徑向的，具有恒定的橫截面。渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為3500轉(zhuǎn)/分鐘。為了進(jìn)行演示，選擇了恒定入口總壓 169,000Pa、入口總溫度 308K、出口靜壓 135,000Pa 的工作點(diǎn)。

+高鐵制動(dòng)盤制動(dòng)過程仿真(一)一致，固體域所有網(wǎng)格選擇lc的udf。

對(duì)渦輪/旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行網(wǎng)格劃分分為以下步驟： 1. 選擇網(wǎng)格類型 為了模擬得到精確的流場(chǎng)，渦輪機(jī)械的CFD計(jì)算需要高質(zhì)量的六面體網(wǎng)格。

+高鐵制動(dòng)盤制動(dòng)過程仿真(一) 一致，固體域所有網(wǎng)格選擇lc的udf。

本案例對(duì)高鐵緊急制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)盤溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)進(jìn)行了仿真計(jì)算。由于涉及到傳熱、動(dòng)網(wǎng)格之類的仿真計(jì)算，整個(gè)計(jì)算流程與計(jì)算模型十分復(fù)雜繁瑣。因此在設(shè)計(jì)本案例的教學(xué)推文時(shí)，本節(jié)僅對(duì)制動(dòng)盤的制動(dòng)過程進(jìn)行仿真計(jì)算教學(xué)。待大家掌握動(dòng)網(wǎng)格、滑移網(wǎng)格兩種制動(dòng)過程的仿真之后，再分別展開熱仿真的耦合教學(xué)。

本案例對(duì)高鐵緊急制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)盤溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)進(jìn)行了仿真計(jì)算。由于涉及到傳熱、滑移網(wǎng)格之類的仿真計(jì)算，整個(gè)計(jì)算流程與計(jì)算模型十分復(fù)雜繁瑣。上一節(jié)已經(jīng)展開了動(dòng)網(wǎng)格制動(dòng)盤散熱過程的教學(xué)，因此本節(jié)展開滑移網(wǎng)格的耦合教學(xué)。1 workbench 設(shè)置本案例分為三個(gè)模塊，其中分別是滑移網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)區(qū)域，固體結(jié)構(gòu)和外部靜止域。

作者：Aileen，ftc正青春特約撰稿人，從事機(jī)械類有限元仿真研究 下面簡單演示如何利用workbench對(duì)渦輪葉片等旋轉(zhuǎn)機(jī)械流體進(jìn)行流體仿真前處理： 1、打開workbench，構(gòu)建BladeGen、TurboGrid以及CFX模型。

利用 ANSYS Fluent 動(dòng)態(tài)網(wǎng)格進(jìn)行渦輪泵仿真的方法

在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片后面的尾流區(qū)域中創(chuàng)建用于網(wǎng)格細(xì)化的密度框。 使用 Delaunay 算法創(chuàng)建體積網(wǎng)格。 設(shè)置棱柱網(wǎng)格參數(shù)，然后從零件列表中選擇 Wind turbine 以在其上創(chuàng)建棱柱層。 最初計(jì)算 5-7 層的棱柱網(wǎng)格，然后從編輯網(wǎng)格菜單中創(chuàng)建更多層，方法是將每層拆分為 3 層，從而制作 15-21 個(gè)棱柱層用于邊界層捕獲。

(a)軸流式；(b)離心式 壓氣機(jī)盤結(jié)構(gòu)圖 渦輪盤結(jié)構(gòu)圖 航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤或渦輪盤承受的載荷有以下幾種：

因此，葉片盤振動(dòng)的全面建模、分析和理解對(duì)于減少HCF的發(fā)生并提高渦輪機(jī)械的性能和可靠性至關(guān)重要。 問題描述 在本示例中，NASA轉(zhuǎn)子67風(fēng)扇葉片盤是用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用的渦輪風(fēng)扇壓縮機(jī)組的子系統(tǒng)。該模型代表了一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的工業(yè)示例，其詳細(xì)的幾何結(jié)構(gòu)和流量信息可在公共領(lǐng)域獲得。

例如，北京航空航天大學(xué)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及多學(xué)科優(yōu)化課題組利用虛擬塊代替復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)建立靈活的多塊網(wǎng)格，引入隨動(dòng)點(diǎn)的約束實(shí)現(xiàn)優(yōu)化迭代中幾何結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格重構(gòu)，解決了渦輪葉片多學(xué)科優(yōu)化（MDO）過程中高精度網(wǎng)格問題，見圖7。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)及局部網(wǎng)格示例 可壓縮流與不可壓縮流高精度耦合仿真 為解決可壓縮流與不可壓縮流耦合仿真問題，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇、壓氣機(jī)、渦輪等高速可壓縮流與燃燒室及部件盤腔等低速不可壓流相互耦合仿真方法進(jìn)行了研究。重點(diǎn)開展了燃燒室與渦輪部件耦合求解方法研究。

其渦輪機(jī)械解決方案涵蓋 U-RANSRANS 流量仿真、非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格、多塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格、高保真度仿真、結(jié)構(gòu)分析、初步設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)優(yōu)化等多種方法。

通過該方法完成了整機(jī)各部件復(fù)雜模型網(wǎng)格劃分，并串裝完成整機(jī)網(wǎng)格模型，如圖2所示。可壓縮流與不可壓縮流高精度耦合仿真為解決可壓縮流與不可壓縮流耦合仿真問題，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇、壓氣機(jī)、渦輪等高速可壓縮流與燃燒室及部件盤腔等低速不可壓流相互耦合仿真方法進(jìn)行了研究。重點(diǎn)開展了燃燒室與渦輪部件耦合求解方法研究。