本文以多級離心空壓機為例,運用ANSYS的參數化設計語言,建立起整級全參數化幾何建模和網格劃分程序,考慮了空壓機葉輪、進口整流器、機殼的擴壓和反旋段等各部位的近200個設計參數和其它控制參數。通過調整這些參數即可快速地獲得空壓機整級(或整機)幾何模型和滿足CFD分析要求的全結構化網格模型,然后利用ANSYS分析模板,采用高性能并行計算,在很短時間內即可完成整級(或整機)的性能計算。
以空壓機為代表的流體機械在國民經濟各領域應用廣泛,據統計,流體機械的能耗占到整個工業用電的10%以卜。高效能的流體機械設計能為國家節能降耗戰略產生很大的作用,因而采用CFD軟件進行流體機械的全二維性能分析和優化設計,以提高能源利用效率己逐步成為相關領域的核心設計技術之一。早期階段,由于CFD分析過程復雜、耗時巨大,空壓機設計領域的CFD應用上要都是在設計后期進行“驗證”或進行“設計微調”,難以真正驅動設計。目前由于客戶需求的深入和技術的進步,大量的商業CFD軟件都針對包括離心空壓機在內的各種流體機械開發了專門的設計分析工具,這些分析工具的通用性很強、交互使用很方便,但在快速調整設計、特殊結構的處理等方面的手段相對來說就比較欠缺了。現代空壓機一般都是根據客戶需求進行定制設計以達到高效能、高可靠性等指標,在有限的供貨期內,要完成從性能設計和優化、結構可靠性設計和優化、工藝設計、模具加工、制造、總裝側試等整個過程,就要求盡一切可能提高設計效率、縮短設計時間。如果達不到快速設計和制造的能力,就有可能是用現有的“固定型號”去“湊合著”滿足客戶的特定需求,固定型號的“有限性”與客戶需求的“無限性”之間矛盾重重,通常只有以犧牲客戶利益為代價來滿足供貨周期的要求。有沒有可能在比如不超過一周的時間內,就定制設計出滿足客戶特定需求的高性能空壓機產品,使其達到氣動效率高、喘振裕度高、有效工作范圍寬、壓升適應性強、結構強度和壽命高、轉子動力學特性優異等指標?本文所做的工作就是在這方面進行有益的探索,并得到工程實踐的檢驗。
本文以多級離心空壓機為例,運用ANSYS的參數化設計語言,建立起整級全參數化幾何建模和網格劃分程序,考慮了空壓機葉輪、進口整流器、機殼的擴壓和反旋段等各部位的近200個設計參數和其它控制參數。通過調整這些參數即可快速地獲得空壓機整級(或整機)幾何模型和滿足CFD分析要求的全結構化網格模型,然后利用ANSYS分析模板,采用高性能并行計算,在很短時間內即可完成整級(或整機)的性能計算。
以空壓機為代表的流體機械在國民經濟各領域應用廣泛,據統計,流體機械的能耗占到整個工業用電的10%以卜。高效能的流體機械設計能為國家節能降耗戰略產生很大的作用,因而采用CFD軟件進行流體機械的全二維性能分析和優化設計,以提高能源利用效率己逐步成為相關領域的核心設計技術之一。早期階段,由于CFD分析過程復雜、耗時巨大,空壓機設計領域的CFD應用上要都是在設計后期進行“驗證”或進行“設計微調”,難以真正驅動設計。目前由于客戶需求的深入和技術的進步,大量的商業CFD軟件都針對包括離心空壓機在內的各種流體機械開發了專門的設計分析工具,這些分析工具的通用性很強、交互使用很方便,但在快速調整設計、特殊結構的處理等方面的手段相對來說就比較欠缺了。現代空壓機一般都是根據客戶需求進行定制設計以達到高效能、高可靠性等指標,在有限的供貨期內,要完成從性能設計和優化、結構可靠性設計和優化、工藝設計、模具加工、制造、總裝側試等整個過程,就要求盡一切可能提高設計效率、縮短設計時間。如果達不到快速設計和制造的能力,就有可能是用現有的“固定型號”去“湊合著”滿足客戶的特定需求,固定型號的“有限性”與客戶需求的“無限性”之間矛盾重重,通常只有以犧牲客戶利益為代價來滿足供貨周期的要求。有沒有可能在比如不超過一周的時間內,就定制設計出滿足客戶特定需求的高性能空壓機產品,使其達到氣動效率高、喘振裕度高、有效工作范圍寬、壓升適應性強、結構強度和壽命高、轉子動力學特性優異等指標?本文所做的工作就是在這方面進行有益的探索,并得到工程實踐的檢驗。
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