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CFX 在葉輪機械仿真方面，例如泵、風(fēng)扇、壓縮機以及氣壓和液壓渦輪等，具有卓越精確度、魯棒性和速度，因此獲得廣泛認(rèn)可，多年來備受工程師青睞，常用于解決各種各樣的流體問題。 文章來源：ansys

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

基于葉輪機械設(shè)計-仿真-優(yōu)化的一體化思路，在ANSYS Workbench平臺上可實現(xiàn)葉輪機械參數(shù)化設(shè)計、數(shù)值分析和優(yōu)化設(shè)計的所有功能，其中一款專業(yè)分析軟件——OptiSLang是一款多學(xué)科優(yōu)化、隨機分析、穩(wěn)健與可靠性優(yōu)化設(shè)計軟件，在真正意義上地進行葉輪機械的快速優(yōu)化，幫助工程師更高效便捷地進行產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計。

退出CFX-Pre，右擊C3:Solution→Update即可開始后臺計算了，計算完成后啟動CFD-Post進行后處理，這里略過，你大概可以獲得如下所示的云圖。

這種改進增加了葉輪和殼體之間與蓋板側(cè)的間隙，為泵送含有未溶解氣體的流體創(chuàng)造了理想的條件。計算流體動力學(xué)軟件（ANSYS-CFX）用于預(yù)測離心泵的水力性能。兩個著名的湍流模型，即重整化群（RNG）k-ε模型和剪切應(yīng)力輸運（SST）k-ω模型，用于預(yù)測流型。通過實驗和非定常數(shù)值模擬與穩(wěn)態(tài)數(shù)值數(shù)據(jù)的對比，驗證了計算結(jié)果。在確保流場模擬方法的準(zhǔn)確性后，通過改變葉輪蓋板直徑對兩臺泵進行進一步的數(shù)值分析。

，目前已廣泛應(yīng)用于多排葉輪機械流動的非定常、顫振等計算中。

本文以自主研發(fā)的某型雙葉片環(huán)保泵為研究對象，采用ANSYS CFX和Workbench，基于流固耦合對比分析了不同軸承剛度下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模態(tài)振型、固有頻率及臨界轉(zhuǎn)速，為類似泵轉(zhuǎn)子軸承選擇以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供一定參考。1 數(shù)值計算模型及方法1.1結(jié)構(gòu)與參數(shù)雙葉片環(huán)保泵的結(jié)構(gòu)如圖1所示，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括泵軸、前軸承、后軸承、機械密封及葉輪。

日前,CFD研究的主要問題是計算程序的穩(wěn)定性,分析真實流體的復(fù)雜流動狀況的能力和復(fù)雜幾何形狀周圍流動狀況的能力以及計算誤差和解的分辨率等。在離心葉輪機械領(lǐng)域,CFD正成為預(yù)測壓縮機性能及了解葉輪機械內(nèi)部三維復(fù)雜粘性流場的有力工具。它正逐漸被應(yīng)用于壓縮機模型級的設(shè)計開發(fā)中。

計算完成后可生成單一的計算結(jié)果文件并創(chuàng)建不同類型的特性線圖。 Operating Map特性線創(chuàng)建功能3.GPU加速瞬態(tài)計算結(jié)果動畫生成CFX瞬態(tài)葉柵模型(TBR)可對瞬態(tài)葉輪機械問題仿真的同時大幅降低計算消耗的資源，在葉片進口畸變、尾跡干擾、葉片顫振等問題得到廣泛應(yīng)用。

；雙擊C2單元啟動CFX-Pre，右鍵單擊葉輪模型通過“Transform Mesh”生成完整葉輪模型；二、分析設(shè)置 定義計算域右鍵單擊蝸殼模型插入靜止流體域命名“Volute”，鼠標(biāo)點擊“Location”黃色區(qū)域，在圖形區(qū)域左鍵選擇蝸殼水體，并完成計算域設(shè)置；選擇“Default Domain”右鍵重命名為“Impeller”，雙擊進行轉(zhuǎn)動域設(shè)置界面

而實際上，葉輪機械幾何及流場都具有周期性的特點，為了優(yōu)化求解速度，我們完全可以充分利用這一特點，提取出葉輪機械的周期性幾何進行分析，如下圖所示，在幾何工具中截取具有周期性的流體域，提取的時候要注意，我們需要得到的是轉(zhuǎn)動周期性區(qū)域，我們可以根據(jù)葉片的數(shù)量進行角度計算，并通過旋轉(zhuǎn)軸截取固定角度的扇形周期區(qū)域。

FloWorks針對旋轉(zhuǎn)機械進行數(shù)值模擬有兩種方式：局部旋轉(zhuǎn)區(qū)域（LocalRotating Region）及整體旋轉(zhuǎn)區(qū)域（Global Rotating Region），基本上兩種方式的運算理論基礎(chǔ)都是相同的。考慮到對風(fēng)機葉輪進行優(yōu)化設(shè)計，因此將機殼區(qū)域簡化為軸對稱的覆蓋環(huán)面，然后采用整體旋轉(zhuǎn)的計算模式。 （2）對葉輪部輪蓋、輪盤、葉片及軸盤簡化。

而實際上，葉輪機械幾何及流場都具有周期性的特點，為了優(yōu)化求解速度，我們完全可以充分利用這一特點，提取出葉輪機械的周期性幾何進行分析，如下圖所示，在幾何工具中截取具有周期性的流體域，提取的時候要注意，我們需要得到的是轉(zhuǎn)動周期性區(qū)域，我們可以根據(jù)葉片的數(shù)量進行角度計算，并通過旋轉(zhuǎn)軸截取固定角度的扇形周期區(qū)域。

利用CFX計算得到展向的壓力場 通過壓縮機的總壓力變化| 結(jié)構(gòu)設(shè)計為評估葉輪、輪和其他機械部件的應(yīng)力水平和變形，還使用lAnsys Workbench將Ansys CFD的壓力和溫度預(yù)測與Ansys Mechanical連接起來。結(jié)構(gòu)模擬揭示了初始葉輪設(shè)計經(jīng)歷了超過葉輪材料屈服強度的應(yīng)力值，因此增加了葉片厚度，確保可靠性。

中劃分的單流道網(wǎng)格，turbogrid能夠快速的劃分葉輪機械葉片的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。

四、Fluent旋轉(zhuǎn)機械更新 Turbo Workflow (TWF)葉輪機專用前處理幫助用戶更快完成旋轉(zhuǎn)機械仿真的前處理設(shè)置和監(jiān)控測點設(shè)置；減少用戶重復(fù)輸入的操作和錯誤操作的可能；對操作樹可進行編輯和撤回操作。葉片轉(zhuǎn)靜交界面更新可以同時處理多級的旋轉(zhuǎn)機械葉片，適用于航發(fā)/燃機等多級旋轉(zhuǎn)機械產(chǎn)品。

使用專業(yè)旋轉(zhuǎn)機械CFD模擬工具對各類型旋轉(zhuǎn)機械進行模擬，可以快速地獲得旋轉(zhuǎn)機械在工作狀態(tài)的流場信息。隨后利用聲學(xué)軟進行流動噪聲分析，建立的聲學(xué)模型結(jié)構(gòu)表面為剛性壁面，湍流為聲源區(qū)，計算聲學(xué)域為湍流區(qū)以及外部的流場區(qū)域。在計算域外設(shè)置無限元包絡(luò)。如下圖所示，對離心泵進行的CFD分析中，其葉輪旋轉(zhuǎn)區(qū)為動網(wǎng)格，其余流體區(qū)域為靜網(wǎng)格。Actran提取動/靜網(wǎng)格界面處與外部流場結(jié)果作為流動聲源區(qū)。

設(shè)計優(yōu)化工作流程 基于 Concepts NREC 敏捷工程設(shè)計系統(tǒng)的葉輪機械初步設(shè)計，在多級軸向/徑向葉輪機械的設(shè)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(shè)計、滿足特定的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的自動幾何調(diào)整、快速評估偏離設(shè)計點的性能曲線生成，以及最終三維幾何形狀的詳細(xì)設(shè)計。葉輪機械初步設(shè)計還可與三維 CFD 分析工具無縫集成。

特別說明隨著計算技術(shù)和ANSYS等分析軟件的迅速發(fā)展，使得數(shù)值模擬和計算流體力學(xué)（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(yù)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(yōu)化設(shè)計過程中，離不開CFD的支持。