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本文介紹了使用AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行旋轉(zhuǎn)機械葉片設(shè)計、仿真和優(yōu)化的方法。通過建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實現(xiàn)了對葉片性能的準確預(yù)測和優(yōu)化。本文的研究結(jié)果表明，AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠有效地應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機械葉片的設(shè)計、仿真和優(yōu)化過程，并可提高葉片的性能和效率。旋轉(zhuǎn)機械葉片是各種動力設(shè)備的關(guān)鍵部件，如航空發(fā)動機、燃氣輪機、壓縮機等。這些設(shè)備的性能和效率往往受到旋轉(zhuǎn)機械葉片的設(shè)計和性能的影響。

本研究團隊曾針對不同葉片數(shù)的旋轉(zhuǎn)空化器開展研究，例如，曾針對四葉片楔形葉片旋轉(zhuǎn)空化器進行數(shù)值仿真，并研究了減速板對旋轉(zhuǎn)空化器的作用[9-10]；針對雙葉片空化器的核心部件—楔形葉片進行改型設(shè)計，通過對比 2 種改型葉片和原型葉片的性能，從空化器形成的空泡尺寸和空化強度的角度出發(fā)，確定了優(yōu)化性能的改良方案[11]。

幾何切割與旋轉(zhuǎn)操作。平面切割：選擇選項卡中的切割工具，以塔筒底部或葉片根部為參考平面進行切割，斷開幾何體的連接。此步驟確保后續(xù)旋轉(zhuǎn)操作僅作用于葉片部分。通過“Move”工具中的“Rotate”功能調(diào)整葉片至停機狀態(tài)（一個葉片朝下）。該軟件需要單獨學(xué)習(xí)操作的，可以關(guān)注作者的其他課程。

試驗檢測得出的頻率與仿真結(jié)果對應(yīng)關(guān)系較好 ，因此相 互得到了驗證。由于振型試驗比較復(fù)雜，所以沒有進一步作振型試驗，后面將利用 仿真的數(shù)據(jù)來觀察振型。4 考慮預(yù)應(yīng)力和旋轉(zhuǎn)軟化在真實狀況下葉輪是運動的，由于離心力和氣動載荷 的影響,葉輪產(chǎn)生拉伸變形，模態(tài)有可能與靜止狀況有很大不同，所以必須予以考 慮。

本案例主要介紹了基于Ansys專門優(yōu)化軟件optiSLang、旋轉(zhuǎn)機械氣動仿真軟件CFX和結(jié)構(gòu)仿真軟件Mechanical對某軸流風扇葉片進行參數(shù)化優(yōu)化的過程；優(yōu)化目標為在固定轉(zhuǎn)速和背壓條件下，盡可能增大風扇流量并保證風扇的最大應(yīng)力不超過限定值。

通過雙向流固耦合分析，葉片應(yīng)力和位移如下圖，在葉片靠近旋轉(zhuǎn)中心處，應(yīng)力最大，葉片的位移在葉尖處最大。由葉片位移監(jiān)測點可知，葉尖處位移是逐漸收斂的，故可以以此來判定無人機葉片在這種工況下不會發(fā)生顫振。

圖2 流域模型的網(wǎng)格劃分2.2 邊界條件設(shè)置 將網(wǎng)格模型導(dǎo)入到CFD仿真軟件Fluent中進行流體動力學(xué)仿真分析，選擇Realizable k-ε湍流模型。介質(zhì)屬性設(shè)置為血液，密度，動力粘度μ=0.0035Pa·s。選擇轉(zhuǎn)子區(qū)域的Frame motion選項，激活該區(qū)域的動參考系模型，使得轉(zhuǎn)子區(qū)域成為動網(wǎng)格區(qū)域，將葉輪的中心位置設(shè)為旋轉(zhuǎn)中心，轉(zhuǎn)速設(shè)為1700r/min。

15個分流葉片組成，整個壓縮機分別使用平均y+值為30的2180萬網(wǎng)格量的網(wǎng)格，和平均y+值為5的7000萬網(wǎng)格量的兩套網(wǎng)格進行了仿真模擬。

為了對改進后的k-ω SST湍流模型，在Code_Saturne中測試了旋轉(zhuǎn)管流的經(jīng)典驗證算例，模擬繞軸向旋轉(zhuǎn)的管道中的氣流流場。 算例中流場對應(yīng)的雷諾數(shù)（Re）為5800，測試不同羅斯貝數(shù)(Ro)下的模擬結(jié)果并同DNS仿真結(jié)果以及FLUENT商業(yè)流體力學(xué)軟件的仿真結(jié)果進行比較，驗證了改進后的k-ω SST湍流模型對于旋轉(zhuǎn)流場湍流特征的捕捉精度。

今天我們聊聊變量葉片泵的Amesim仿真。這篇文章有如下幾個重點內(nèi)容：1、用解析法和數(shù)值法描述了高壓變量葉片泵的幾何形狀，并考慮了不同的泄漏狀態(tài)。2、同時基于Amesim的庫文件建立了仿真模型，對其關(guān)鍵性能參數(shù)進行了評價。3、利用有限元分析確定了配流盤的變形量，以便于糾正當前的軸向間隙。4、采用CFD方法對排量控制閥門的流量系數(shù)進行了計算分析。

葉片為靜止導(dǎo)葉，內(nèi)部帶有兩彎三通道的冷卻冷卻結(jié)構(gòu)，前緣通道布置了擾流肋，尾緣通道有圓形的擾流柱，冷氣僅從上緣板的排出，冷氣與燃氣不摻混。計算模型為分為三個域，分別是燃氣、冷氣和固體葉片。葉片和燃氣域兩側(cè)均為旋轉(zhuǎn)周期面。

模擬與網(wǎng)格我們采用某品牌空調(diào)室外機作為穩(wěn)態(tài)分析的仿真模型，如下圖所示，左側(cè)與后側(cè)的進口流域，以及前側(cè)的出口流域都考慮到計算中，并對空調(diào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化后進行網(wǎng)格劃分，最終網(wǎng)格單元數(shù)868萬，其中，風扇葉片的旋轉(zhuǎn)速度是850rpm。

一、模型與網(wǎng)格采用某品牌空調(diào)室外機作為瞬態(tài)分析的仿真模型，左側(cè)與后側(cè)的進口流域，以及前側(cè)的出口流域都考慮到計算中，并對空調(diào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化后進行網(wǎng)格劃分，最終網(wǎng)格單元數(shù)868萬，如下圖所示。其中，風扇葉片的旋轉(zhuǎn)速度是850rpm。

模擬與網(wǎng)格我們采用某品牌空調(diào)室外機作為穩(wěn)態(tài)分析的仿真模型，如下圖所示，左側(cè)與后側(cè)的進口流域，以及前側(cè)的出口流域都考慮到計算中，并對空調(diào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化后進行網(wǎng)格劃分，最終網(wǎng)格單元數(shù)868萬，其中，風扇葉片的旋轉(zhuǎn)速度是850rpm。

1 workbench 設(shè)置本案例具體設(shè)置如下圖，其中紅色框內(nèi)的模塊用來進行網(wǎng)格劃分，黑色框內(nèi)的模塊進行仿真計算，藍色框內(nèi)的模塊進行模型屬性求解 ：2 幾何設(shè)置2.1 導(dǎo)入幾何本案例的模型十分簡單，分為旋轉(zhuǎn)域與靜止域，葉片采用NACA0012型翼型，長0.4m，高3m，三片葉輪。

設(shè)置旋轉(zhuǎn)速度2000rpm （旋轉(zhuǎn)方向判斷：如果將右手拇指指向z軸，手指（在此情況下）彎曲與泵葉片旋轉(zhuǎn)方向相同的方向。

NASA Rotor67 跨音壓氣機葉片具體步驟-將單通道葉片流體域幾何導(dǎo)入SCDM-依次為進口、出口、輪轂、機匣和旋轉(zhuǎn)周期交界面進行命名，相關(guān)命名方式同一般葉輪機仿真規(guī)則-該模型未設(shè)置葉尖間隙，如葉片帶有葉尖間隙則需對葉尖面進行單獨命名方便后續(xù)網(wǎng)格加密-基于TurboGrid生成的帶有葉尖間隙的網(wǎng)格暫時不支持在Fluent中進行Rotor67葉片單通道流體域幾何

前段時間，一個朋友去到一家做水泵的行業(yè)，問我SOLIDWORKS能夠做流體仿真么？我說，能啊。朋友又問，我現(xiàn)在做水泵，里面的葉片旋轉(zhuǎn)，可以模擬么？我說，當然可以了啊。那么，我就做了個小例子給他，首先，我先建了個如下圖所示模型，當然真正的泵不是這樣的，我這個，只是玩具，甚至連玩具都稱不上。

1.限壓式變量葉片泵限壓式變量葉片泵是直接利用葉片泵工作容腔內(nèi)的壓力來推動定子的運動，從而達到變量的目的。如下圖一，限壓彈簧7限制了B點處的壓力Pc，C點的壓力為流量為零時的壓力Pd，調(diào)整限壓彈簧7即可改變轉(zhuǎn)折壓力Pc。圖一工作時，當輸出壓力未達到轉(zhuǎn)折壓力Pc時，葉片泵以全排量工作，但考慮到泄露，其流量隨著壓力的升高，逐漸降低。