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首先我們來感受一下葉輪機械的定義：葉輪機械是以連續流動的流體為工質，以葉片為主要工作元件，實現工作元件與工質之間能量轉換的一類機械（從可讀性上來說，作者對這個定義是拒絕的）。

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。

周期性顯示后處理 當完成所有的求解工作后，通過Fluent的后處理功能可以進一步對完整流場進行顯示，如下圖所示，在View中對周期顯示區域進行設置，最終將可視化結果還原為整個葉輪，使結果顯示更加直觀清晰。 如何正確的應用Fluent進行葉輪機械的CFD性能評估，并通過設計優化方法完成葉輪機械流體性能的提高。

對于葉輪機械而言，流體性能的好壞至關重要，傳統的葉輪機械設計是以實驗為基礎的設計，設計周期長，同時費用高，而通過應用CFD技術，則可以大大降低設計周期和成本，并能夠準確給出設備的整體流動性能和局部流動細節，預知可能的問題并提前進行優化。

Fidelity CFD 在突破傳統 CFD 求解器技術限制方面取得了重大技術創新，下一代高階流動求解器具有先進的流體湍流仿真，預測空氣動力阻力的能力比傳統 CFD 求解器高 10 倍。此外，高精度仿真的收斂時間可以從幾周縮短到一天以內。 Fidelity CFD 的葉輪機械能力還體現在轉靜子交界面、葉輪機械初場給定方式、多物理場方面。

這就要求設計者必須詳細掌握流體機械性能和內部流動狀況，從而給流體機械內部流動理論和試驗研究提出了新的課題。而大型商用CFD軟件的出現給風機的數值模擬帶來了極大的便利，使人們對風機內部流場有了更深入地了解。 　　在設計制造流體機械時，一般的過程為設計、樣機性能試驗、制造。

提供高質量葉輪機械六面體網格劃分工具TurboGrid，可方便快捷的對單級或多級風扇/壓氣機葉片進行全自動、高質量流體網格的劃分創建。

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。

,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。

CFD仿真的這種“一鍵式”方法，使工程師能夠在制造之前先利用Ansys求解器快速驗證葉輪機械設計。CFX穩健的求解器非常適合設計優化，可幫助客戶設計高效機器，同時滿足嚴格的產品安全和環境影響標準。

本次直播作為Cadence Fidelity 葉輪機械設計與優化系列專題的第二期，詳細介紹基于Fidelity CFD的葉輪機械模擬實現方法。

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作者Cadence CFD 解決方案 關鍵要點 流動不穩定、能量損失和壓降等挑戰會影響渦輪機械的性能。 渦輪機械設計優化旨在實現卓越的性能、運行可靠性和成本效益。 不同的基于 CFD 的優化技術有助于識別設計參數及其關系，這對于分析渦輪機械設計的性能和效率至關重要。

借助計算流體動力學 (CFD)，可以簡化渦輪機械內流動行為的分析。CFD 仿真有助于流場的可視化，并提供對速度梯度、壓力分布、流動模式等參數的詳細了解。這些參數的數值評估是分析渦輪機性能和確定設計優化機會以提高效率的關鍵。 使用 CFD 仿真計算渦輪機械流量系數 對于渦輪機械的 CFD 模擬，首先定義幾何形狀和邊界條件，并將流體流動域離散化為有限數量的元素。

<p>在高端能源動力領域，葉輪機械是心臟中的心臟，它們承擔著能量轉換的重任，沒有他們就沒有大飛機的航空發動機，也沒有我們055大驅燃氣輪機。尤其在能源領域，火力發電所使用的汽輪機，壓縮空氣儲能系統的膨脹機都是的大尺寸的高速葉輪機組，負責幾百兆瓦的能量輸出。

CFD建模和理論分析，對機械室進風口和排風口進行優化設計，提出了機械室后蓋板進風口的3種不同優化方案，分析優化方案對壓降及流量的影響。

案例：用CFD設計離心泵 作為渦輪機械的一個例子，本案例模擬了一種常見的泵類型 - 離心泵。這種類型的泵通過旋轉元件將機械旋轉能量轉換為流體中的能量。為了最大限度地提高效率，減少能量損失以確保離心泵利用盡可能多的動力至關重要。例如，由于摩擦或再循環（回流），可能會發生能量損失。