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因此，在離心泵葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，離不開CFD的支持。通常，先設(shè)計(jì)出幾種不同的水力方案；接著利用CFD進(jìn)行模擬分析；最后根據(jù)分析結(jié)果選出一種最符合設(shè)計(jì)要求的方案。 利用CFD進(jìn)行模擬分析是一種有效的設(shè)計(jì)和估算水力設(shè)計(jì)的方法，可以減少時(shí)間、降低成本、提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性。它可以在很大的范圍內(nèi)減少誤差，并提供可供選擇的解決方案。

葉輪設(shè)計(jì)基本有兩種方式:(1)根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)全新設(shè)計(jì);(2)對現(xiàn)有葉輪進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。 全新設(shè)計(jì)葉輪需要根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo),首先從一維設(shè)計(jì)軟件中預(yù)測基本的幾何參數(shù),再通過三維設(shè)計(jì)軟件對性能進(jìn)行優(yōu)化。全新設(shè)計(jì)葉輪需要很長的時(shí)間周期,而且設(shè)計(jì)難度較大。在工程開發(fā)上多采用第二種方式,即對現(xiàn)有葉輪重新設(shè)計(jì)并進(jìn)行優(yōu)化。

為了設(shè)計(jì)出高性能的通風(fēng)機(jī)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已滿足不了需要，必須采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法。這就要求設(shè)計(jì)者必須詳細(xì)掌握流體機(jī)械性能和內(nèi)部流動(dòng)狀況，從而給流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)理論和試驗(yàn)研究提出了新的課題。

，最終獲得壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)方案如下： 表2 離心葉輪主要參數(shù) 離心壓縮機(jī)二維子午面與三維模型如下圖： 離心壓縮機(jī)設(shè)計(jì)方案 此外，在CFturbo中進(jìn)行了離心壓縮機(jī)葉輪部分固體域的加厚設(shè)計(jì)，如下圖： 壓縮機(jī)輪盤結(jié)構(gòu) 在CFturbo中完成壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)工作后，可直接進(jìn)行流體域和結(jié)構(gòu)域的切割工作

而使用PREDIG模塊對設(shè)計(jì)出的葉輪做性能預(yù)測時(shí)，只需要給出葉輪的進(jìn)出口邊界的幾何尺寸，進(jìn)出口角，以及葉片的負(fù)載形式，并未考慮葉輪內(nèi)流場分布的詳細(xì)情況，所以在做產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，不能孤立地應(yīng)用PREDIG和COMIG，要將兩者有效的結(jié)合起來，根據(jù)流場的實(shí)際分布結(jié)果調(diào)整損失系數(shù)和滑移系數(shù)。如果有的設(shè)計(jì)無法得到理想的流場分布結(jié)果，在做性能預(yù)測的時(shí)候，葉片負(fù)載損失系數(shù)應(yīng)該相應(yīng)的加大。

Ansys拓展與Concepts NREC的合作關(guān)系，通過CFD分析軟件與葉片設(shè)計(jì)軟件的集成，實(shí)現(xiàn)端到端工作流程，并加快產(chǎn)品上市進(jìn)程主要亮點(diǎn) 雙方現(xiàn)在可以在Concepts NREC的AxCent? 3D葉輪機(jī)械組件設(shè)計(jì)中運(yùn)行面向葉輪機(jī)械應(yīng)用的Ansys CFX?計(jì)算流體力學(xué)軟件 該合作使設(shè)計(jì)人員能夠以更高的預(yù)測準(zhǔn)確性快速評估機(jī)器性能，從而縮短設(shè)計(jì)周期，并提高壓縮機(jī)、渦輪機(jī)、

天洑憑借 “風(fēng)扇葉輪智能優(yōu)化設(shè)計(jì)” 案例，成功入選。該案例是基于天洑自主研發(fā)的優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件AIPOD實(shí)現(xiàn)的成功實(shí)踐，充分彰顯了公司在工業(yè)軟件領(lǐng)域的深厚技術(shù)積累與硬核創(chuàng)新能力，獲得了國家級權(quán)威機(jī)構(gòu)的高度認(rèn)可。 天洑將繼續(xù)專注工業(yè)人工智能與物理AI領(lǐng)域的研發(fā)應(yīng)用，以創(chuàng)新技術(shù)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)智能化。

2 材料與方法2.1 建立刀具及工件幾何模型 以離心泵為研究對象，針對人工心臟泵的上、下蓋板和葉輪分別使用CFturbo 10.3和Solidworks 2016完成初步建模。在CFturbo軟件中，參照成人靜息狀態(tài)下的正常心臟血液輸出量及后負(fù)荷設(shè)定基本的設(shè)計(jì)參數(shù)，即泵血流量為5 L/min，同時(shí)產(chǎn)生100mmHg左右的平均揚(yáng)程。

在Cfturbo中完成水力設(shè)計(jì)后默認(rèn)導(dǎo)出的模型都是水體部分， 如果想要導(dǎo)出葉片三維模型，應(yīng)該怎么搞？

采用元模型和貝葉斯推斷等技術(shù)方法進(jìn)行葉輪設(shè)計(jì)優(yōu)化，其中，元模型基于拉丁超立方抽樣法（LHS）數(shù)據(jù)庫，通過高斯過程回歸（GPR）構(gòu)建。研究工作最終改善了高流速工況下的空化問題，優(yōu)化方案在設(shè)計(jì)點(diǎn)處揚(yáng)程提高了25%，在操作范圍的其他工況點(diǎn)處提升更高。

此研究可為葉輪的合理設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

結(jié)果表明，蓋板切割降低了設(shè)計(jì)點(diǎn)的揚(yáng)程和效率。對施加在旋轉(zhuǎn)部件上的徑向力的檢查表明，在兩種泵類型中，由于葉輪出口周圍缺乏均勻的壓力分布，蓋板切割的葉輪比閉式葉輪承受更高的徑向力。因此，將獲得的相關(guān)信息用于修改現(xiàn)有系數(shù)以預(yù)測徑向力。 關(guān)鍵詞：離心泵；蓋板切割；實(shí)驗(yàn)研究；CFD；性能影響 1.

如此看來，葉輪機(jī)械可以說是航空發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力提供者中的扛把子了，其設(shè)計(jì)自然也是重中之重。

義維水力設(shè)計(jì)軟件: 葉輪設(shè)計(jì)模塊減小軸向力的程度取決于 泵孔的數(shù)量和孔徑的大小 ， 值得說明的是密封環(huán)和平衡孔是相輔相成的。采用這種平衡方式的缺點(diǎn)是會(huì)有效率損失（平衡孔的泄漏量一般為設(shè)計(jì)流量的2%~5%）。另外，經(jīng)平衡孔的泄漏流與進(jìn)入葉輪的主液流相沖擊，破壞了正常的流動(dòng)狀態(tài)，會(huì)使抗汽蝕性能下降。在非額定流量下，流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。

圖1：離心泵設(shè)計(jì)的CFD分析 有許多設(shè)計(jì)方面會(huì)影響泵的效率，例如泵殼體，葉輪蓋板、葉輪葉片數(shù)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(huì)增加其質(zhì)量，從而導(dǎo)致更大的能量損失。試圖在葉輪尺寸和質(zhì)量之間找到平衡，這對尋求最高效率的工程師來說是一個(gè)挑戰(zhàn)。 在采用中心葉輪的離心泵設(shè)計(jì)中，CFD是分析效率的有效工具。