压缩机叶轮的逆向造型及流场数值模拟

周向弯曲叶片压缩机转子流场的数值模拟
兰海;卢新根
【期刊名称】《风机技术》
【年(卷),期】2004(000)002
【摘要】为了研究叶片周向弯曲对压缩机转子性能的影响,利用三次样条曲线来构造叶片径向积迭线,以形成不同形状的正反弯叶片,并采用有限体积时间推进法求解N-S方程.方程中增加了"粘性体积力"项来模拟流体粘性对转子流场的影响,并对带弯曲叶片的压缩机转子的内部流场进行了数值模拟.对计算结果进行全面分析,得出结论.
【总页数】4页(P7-10)
【作者】兰海;卢新根
【作者单位】西北工业大学动力与能源学院,西安市,710072;西北工业大学动力与能源学院,西安市,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TH43
【相关文献】
1.小型轴流通风机中叶片周向弯曲影响气动性能的数值模拟 [J], 郑剑飞;叶舟
2.燃气涡轮机导片与转子叶片交互作用的非定常流场数值模拟 [J], 彭荣强
3.燃气涡轮机导片与转子叶片交互作用的非定常流场数值模拟 [J], 彭荣强
4.超声速转子叶片非定常引射器流场特性数值模拟 [J], 丛成华;彭强;易星佑;郑娟
5.低雷诺数弯曲叶片流场数值模拟研究 [J], 孙有田;田义宏;邵锦文
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文章编号:　1005—0329(2008)08—0012—04设计计算离心压缩机进口导叶流场的数值模拟温选锋,袁民建,谭佳健(西安交通大学,陕西西安　710049)摘　要:　使用NUMEC A计算软件,针对一个带有径向进气吸气室及可调进口导叶的离心压缩机级,在几个不同的进口导叶开度下,对压缩机级内部的三维粘性可压缩定常流动进行了非轴对称条件下的全通道数值模拟,并将计算所得到的在导叶全开状态下的级性能与该压缩机已有的级性能实验结果相比较,证实了数值模拟结果满足工程分析的精度要求。

然后给该压缩机级更换了一种新的可调进口导叶,在完全相同的条件下对该压缩机级再次进行数值模拟,并分析了导叶更换对压缩机级性能产生的影响。

最后,在进口导叶与叶轮之间选择了5种不同的轴向距离,在轴向进气及流动轴对称的简化条件下对该压缩机级分别进行了单通道数值模拟,对进口导叶与叶轮之间的最佳距离进行了初步探讨。

数值模拟结果表明,用新导叶取代原导叶对级性能影响不大,主要原因是更换导叶并没有改变导叶产生预旋的作用,增大导叶的预旋作用可能是离心压缩机在变工况调节运行中实现节能的更有效途径。

另外,原导叶与叶轮之间只有0.2倍导叶弦长的距离,从安全可靠性和气动性能等方面综合考虑,建议该距离加大到1.5倍导叶弦长更为合适。

关键词:　离心压缩机;进口导叶;数值模拟中图分类号:　TK471.82 文献标识码:　ANu m er i ca l S i m ul a ti on of the Flow F i eld for I n let Gu i de Vane i n Cen tr i fuga l Com pressorW E N Xuan2feng,Y UAN M in2jian,T AN J ia2jian(Xi′an J iaot ong University,Xi′an710049,China)Abstract:　By using the NUMEC A commercial s oft w are,the32D steady comp ressible viscous fl ow in a whole inlet stage with ra2 dial inlet volute and I G V s is nu merically si m ulated at the nonaxisy mmetric conditi paris on of the stage perf or mance be2 t w een the p resent calculati on and the p revi ous one when I G V s is in full2open positi on confir m s that the p resent si m ulati on result is fit f or the engineering app licati on.Additi onally,nu merical si m ulati on is carried out for other I G V s at the sa me conditi on t o study the influence of I G VS on the stage perfor mance.Moreover,in order t o find out the app r op riate axial distance bet w een the I G V s and i m peller,five different cases are chosen and the single channel nu merical si m ulati on f or the comp ress or stage is res pectively conducted under the axial sucti on and axisy mmetric conditi on.These nu merical results indicate that changing I G V s has little effects on the regulati on perf or mance,since it has little effects on the functi on of the vane’p rer otati on.Enhancing the effect of vane’p rer otati on is likely t o be one of the effective ways t o save energy at off2design conditi on.The result als o suggests that the op ti m al distance bet w een the I G V s and i m peller should be1.5ti m es vane chord2length,rather than the original0.2ti m es,is a comp r om ise bet w een safety,reliability and aer odynam ic perf or mance.Key words:　centrifugal comp ress or;inlet guide vane;nu merical si m ulati on1　前言大多数离心压缩机都是在一定工况范围内工作。

旋叶式压缩机工作过程的数值模拟的开题报告
1. 研究背景和意义
旋叶式压缩机是一种常见的压缩机类型，其广泛应用于空气压缩、气压传送和工业制冷等领域。

该类型压缩机的压缩过程是通过一对同心旋转的叶轮来完成，因此具
有结构简单、工作平稳、能耗低等优点。

然而，在其运行过程中，存在着流动不稳定、能量耗散等问题，因此需要通过数值模拟来研究其流动特性，优化设计方案。

2. 研究目的
本次研究旨在通过数值模拟的方法，对旋叶式压缩机的内部流场进行模拟分析，探究其内部流动机理，为设计优化和性能提升提供理论和技术支持。

3. 研究内容和方法
3.1 研究内容
（1）研究旋叶式压缩机的工作原理和结构特点；
（2）建立旋叶式压缩机内部流场的数学模型；
（3）通过计算流体力学（CFD）模拟方法，对旋叶式压缩机内部流场进行模拟
分析，探究其流动特性及参数变化情况；
（4）分析模拟结果，提出优化设计建议。

3.2 研究方法
（1）理论分析方法：分析旋叶式压缩机的传热、传质、动量平衡原理等基本原理，建立旋叶式压缩机内部流场的数学模型；
（2）计算流体力学（CFD）模拟方法：将数学模型转化为计算模型，进行数值
计算，得到包括流体速度、压力、温度等状态参数的流场特征数据；
（3）结果分析方法：将模拟结果进行分析，探究旋叶式压缩机的流动特性及其内部参数变化；在此基础上，提出优化设计建议。

4. 预期结果及意义
通过数值模拟的方法，可以了解旋叶式压缩机内部的流场特性，探究旋叶式压缩机的内部流动机理，为优化设计方案提供理论与技术支持。

同时，对于改进和提高旋
叶式压缩机的性能和可靠性，具有重要的理论参考和实践意义。

多级离心压缩机叶轮逆向工程气动设计刘华洁;王金生;谭佳健【摘要】本文提出了一种离心压缩机备件转子新的制造方法,即多级离心压缩机叶轮逆向工程气动设计.以某多级离心压缩机机组为研究对象,对叶轮进行逆向工程气动设计.首先,分析机组数据表参数,反求各级叶轮气动性能,并以此作为设计目标;然后,在保证所有定子组件及子午结构不变前提下,进行叶轮设计,并对设计方案的气动性能和力学强度进行校核;最后,预测离心压缩机组的气动性能曲线.计算结果表明,设计点的气动性能、稳定运行工况范围以及强度性能均满足原压缩机机组的要求.【期刊名称】《风机技术》【年(卷),期】2018(060)003【总页数】6页(P25-30)【关键词】气动设计;逆向工程;多级离心压缩机;数值模拟【作者】刘华洁;王金生;谭佳健【作者单位】中国石油化工集团公司物资装备部;沈阳鼓风机集团股份有限公司;沈阳鼓风机集团股份有限公司【正文语种】中文【中图分类】TH452;TK050 引言离心压缩机是石油化工行业中关键的生产设备，运转是否正常直接关系到整个工艺流程的连续化生产。

为避免非计划停机引起整个生产装置的停产，一方面，需做好离心压缩机组的状态监测与故障诊断工作；另一方面，针对机组核心部件及易损元件需制造备件。

在各类备件中，转子的几何参数多、加工工艺复杂、精度高、周期长，所以通常直接由原厂商供货。

但某些特殊情况下，原厂商无法提供备件转子，此时常用方法是采用逆向工程方法进行备件转子的制造。

逆向工程方法通常是指获得现有产品或零部件的几何参数，然后对其进行剖析、理解、改进或重新开发，以获得同等或更高性能产品的一种研究方法，目前已经成为快速产品开发的重要支撑技术[1,2]。

刘会、琚亚萍等[3,4]曾使用便携式关节臂激光扫描系统获得了某天然气压缩机转子的叶轮叶片型线数据，并分析了其气动和力学性能。

王晟旻、琚亚萍等[5]以一台四级工业用离心压缩机为对象，通过逆向工程技术与参数化建模相结合的方法获取整机通流部分的参数化模型，并通过CFD计算验证了该方法在流体机械工程领域应用的有效性。

摘要本文将曲面造型与数值计算有机的结合在一起应用到离心泵叶轮的设计中。

采用二维造型得到计算区域，通过对离心泵叶轮内部流场的数值计算与分析，得到较好的离心泵叶轮。

本文主要对离心泵叶轮的计算公式进行研究，并对离心泵叶轮的尺寸进行计算。

建立了一个叶轮轴面投影图，为叶轮的绘型做准备。

选择一种适合的绘型方法，完成离心泵叶轮的绘型。

最后再利用PRO/E软件建立离心泵叶轮的三维实体模型,即完成了在PRO/E中的三维建模。

为了方便流场数值的模拟分析，使用Gambit软件对所得的三维模型进行划分网格，运用fluent软件做出边界条件并计算，再使用fluent软件对所设计的离心泵叶轮内三维流场进行了数值模拟，并对计算结果进行了分析。

而后采用基于标准k一e湍流模型来求解，在非结构化网格中，采用基于有限元的有限体积法对方程进行离散，用压力校正法进行数值求解。

利用湍流模拟结果，分析了离心泵叶轮进口边位置对泵性能的影响。

由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而fluent能达到最佳的收敛速度和求解精度。

本文结合实例和经验，通过对离心泵叶轮CFD计算结果的分析，说明所设计的叶轮是成功的。

关键词：离心泵叶轮；PRO/E；三维建模；数值模拟；计算流体动力学（CFD）Title Based on PRO / E centrifugal impeller three-dimensional modeling and numerical simulationAbstractThis article will surface modeling and numerical computation applied to the organic combination of centrifugal pump design. Be calculated using two-dimensional modeling area, through the centrifugal pump impeller Numerical calculation and analysis, get a better pump impeller.In this paper, the formula for centrifugal pump impeller to study, and calculated the size of centrifugal pump impeller. The establishment of a leaf axle plane projection, the drawing of the impeller to prepare. Select the drawing of a suitable method to complete the drawing of centrifugal pump impeller. Finally, using PRO / E software to establish the three-dimensional solid model centrifugal pump impeller, which was completed in PRO / E in the three-dimensional modeling.In order to facilitate numerical simulation analysis,the use of proceeds Gambit software mesh three-dimensional model,using fluent software to make the boundary conditions anf calculate,and then use software designed for fluent centrifugal pump impeller flow field is numerically simulation and calculation results are analyzed. Then based on the standard k a e turbulence model to solve, in the unstructured grid, finite element based finite volume method to discretize the equations using the numerical solution of the pressure correction method. Turbulence simulation using the results of analysis of a centrifugal pump impeller inlet side of the pump performance of the location. As a result of a variety of multi-grid solution method and the accelerating convergence technology, which can achieve the best fluent convergence speed and solution accuracy.In this paper, examples and experience, through the centrifugal pump impeller CFD analysis results, indicating that the impeller is successful. Keywords: centrifugal pump impeller; PRO / E; three-dimensional modeling; numerical simulation; computational fluid dynamics (CFD)目录基于PRO/E离心泵叶轮三维建模及流场数值模拟分析第一章绪论1.1论文研究的背景：泵广泛应用于国民经济的各个部门，它的技术性能对各相关行业影响巨大，长期以来采用“手工设计一样机生产一样机测试一设计修改”的生产路线，其不仅研制开发费用高，而且周期很长。

往复压缩机流场数值模拟的思路和基本流程以往复压缩机流场数值模拟的思路和基本流程为标题，本文将介绍复压缩机流场数值模拟的思路和基本流程。

复压缩机是一种用于增加气体压力的设备，其内部的流场对其性能具有重要影响，因此对复压缩机流场进行数值模拟可以帮助我们更好地理解其工作原理和改进设计。

复压缩机流场数值模拟的基本思路是通过数学模型描述复压缩机内部的流动过程，并利用计算流体力学（CFD）方法求解这个数学模型，得到复压缩机内部的流场分布和性能参数。

这种方法可以大大减少试验成本和周期，并且能够提供更详细的流场信息。

复压缩机流场数值模拟的基本流程可以分为以下几个步骤：1. 定义计算域：首先需要确定复压缩机的几何形状，并建立一个包围复压缩机的计算域。

计算域的大小和形状对数值模拟结果具有重要影响，因此需要根据具体情况进行合理选择。

2. 网格划分：在计算域中划分网格，将复压缩机内部的流场分割成小的计算单元。

网格的划分要足够细致，以捕捉流场中的细节变化，但也不能过于细致，以免计算量过大。

常用的网格类型包括结构化网格和非结构化网格。

3. 设定边界条件：在计算域的边界上设定适当的边界条件，包括入口条件和出口条件。

入口条件可以是流速、压力、温度等参数，而出口条件通常是压力或流量。

边界条件的设定要根据实际情况进行合理选择。

4. 确定数值方法：选择适当的数值方法对数学模型进行离散化。

常用的数值方法包括有限差分法、有限元法和有限体积法。

选择合适的数值方法可以提高计算效率和精度。

5. 设置数值模型：根据复压缩机的工作原理和流体性质，建立数学模型。

数学模型通常包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。

此外，根据需要还可以考虑湍流模型和涡旋模型等。

6. 求解数学模型：利用计算机对数学模型进行求解，得到复压缩机内部的流场分布和性能参数。

求解过程中需要考虑收敛性和稳定性，对于复杂的流动问题，可能需要进行迭代求解。

7. 分析和验证结果：对求解结果进行分析和验证，与实验数据进行比较。

压缩机叶轮的逆向造型及流场数值模拟付大鹏;马艳丽;朱永亮【摘要】介绍了叶轮的逆向造型和内部流场的数值模拟,应用逆向造型技术对整体压缩机叶轮实现快速三维建模,再对其进行内部流场数值模拟,研究分析叶轮叶片表面的流场、压力分布及湍流等重要的流动现象,以分析检验该叶轮的动力性能,为叶轮的动力性能检测提供了又一种快捷的方法,也为探索压缩机叶型优化设计和进一步改进提供了有价值的物理信息.【期刊名称】《压缩机技术》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】3页(P12-14)【关键词】压缩机叶轮;逆向造型;数值模拟【作者】付大鹏;马艳丽;朱永亮【作者单位】东北电力大学机械工程学院,吉林吉林132012;东北电力大学机械工程学院,吉林吉林132012;中国一拖集团有限公司齿轮厂,河南洛阳471004【正文语种】中文【中图分类】TH45压缩机叶轮投入市场之前，都要对其性能进行检测，实验检测必不可少，而相对实验检测，在软件中检测更方便快捷。

该文为叶轮的动力性能检测提供了一种简单快速的方法，即对其快速逆向造型后进行内部流场的数值模拟，检验其动力性能，从而进一步改进，减少了因大量实验造成的经济和时间浪费。

逆向工程技术可以对压缩机叶轮进行快速反求，实现压缩机叶轮的快速设计和制造，进而提高效率。

2.1 逆向工程概述传统的设计制造方法通常从功能需求出发，经过概念设计制造出图纸或CAD模型，然后经过满意度检查后制造出产品，称为正向工程（FE，Forward Engineering），如图 1所示；逆向工程(RE，Reverse Engineering)，也称为反向工程或反求工程，它是以产品或零件原型为依据，对其设计原理、材料、结构、工艺等进行深入分析研究，进而研制出与原型产品同类的或更先进的新产品，快捷、直观、方便，其流程图如图2所示[1-2]。

与正向工程相反，逆向工程是以产品的实物为研究对象，采用三维扫描测量仪得到产品实物信息，然后使用CAD/CAM加工技术重新组建新的CAD模型，再进行加工得到新产品模型。

离心压缩机叶轮的气动设计及其数值模拟
姜晓东;戴韧
【期刊名称】《上海理工大学学报》
【年(卷),期】2004(026)005
【摘要】根据准三维气动设计方法,用Bezier曲线作为环量的控制手段,设计了3类典型的离心式叶轮.通过数值模拟的方法对其性能进行分析比较,结果表明,后部加载型式的叶轮性能优于其他两类加载型式的叶轮性能,并且通过利用Bezier多项式控制环量可以达到灵活控制叶片载荷的目的.
【总页数】7页(P418-424)
【作者】姜晓东;戴韧
【作者单位】上海理工大学,动力工程学院,上海,200093;上海理工大学,动力工程学院,上海,200093
【正文语种】中文
【中图分类】TK474
【相关文献】
1.多级离心压缩机叶轮逆向工程气动设计 [J], 刘华洁;王金生;谭佳健
2.大流量系数离心压缩机叶轮及扩压器气动设计与分析 [J], 朱春阳;琚亚平;张楚华
3.离心式压缩机叶轮主要气动设计参数的分析研究 [J], 陈党民;吴海燕;张朝磊;李新宏;黄淑娟
4.高压离心压缩机叶轮全三维气动设计技术 [J], 王立成
5.离心式压缩机叶轮内部气流数值模拟分析 [J], 官文超
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高速离心压缩机旋转失速的三维数值模拟
郭强;竺晓程;杜朝辉;陈华;赵岩
【期刊名称】《推进技术》
【年(卷),期】2007(28)4
【摘要】使用商业计算流体力学软件CFX求解三维雷诺平均的Navier-Stokes方程组,结合出口气腔模型对某带无叶扩压器的离心压缩机的旋转失速现象进行数值模拟。

首先使用定常计算得到了该离心压缩机的稳态性能曲线,并和实验测量值进行了比较。

然后引入出口气腔模型,模拟离心压缩机内的旋转失速流动。

在小流量下,从沿流线方向速度等值线图和径向速度等值线图中观察得到了离心压缩机内部流场的非定常流动现象。

还研究了气腔模型不同参数对失速流动的影响,结果表明气腔体积越大,计算得到的失速频率越低。

【总页数】5页(P373-377)
【关键词】压气机;旋转失速;气腔模型^+
【作者】郭强;竺晓程;杜朝辉;陈华;赵岩
【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院;美国Honeywell公司
【正文语种】中文
【中图分类】V231.3
【相关文献】
1.离心压缩机叶轮的旋转失速及其对叶片的危险激振(一)多失速团现象 [J],
2.电站离心风机旋转失速的三维数值模拟 [J], 刘哲;陈世和;潘凤萍;李京茂
3.带气腔的离心压缩机旋转失速的三维数值模拟 [J], 郭强;竺晓程;杜朝辉;陈华;赵岩
4.低速轴流压气机单转子旋转失速三维数值模拟和实验比较 [J], 蒋康涛;张宏武;黄伟光;陈静宜
5.高速离心压缩机旋转失速的全流场数值模拟 [J], 郭强;竺晓程;杜朝辉;陈华;赵岩因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

离心压缩机叶轮流场分析与优化设计离心压缩机作为一种常见的动力设备，在工业生产和能源转换领域发挥着重要作用。

在离心压缩机中，叶轮作为关键部件之一，其流场特性对整个系统的性能起着决定性影响。

因此，对离心压缩机叶轮流场的分析与优化设计具有重要意义。

1. 叶轮流场分析离心压缩机叶轮流场的分析是通过数值模拟方法实现的，其中涉及到流体动力学和计算流体力学等领域的知识。

首先，需要建立叶轮流动方程，考虑各种力的作用，如惯性力、摩擦力和压力力等。

然后，通过求解连续性方程和动量方程，得到叶轮内的流场分布。

最后，通过模拟计算，可以获取到叶轮各个截面的流速、压力和温度等重要参数。

在叶轮流场分析中，需要考虑的关键因素包括叶轮几何形状、叶片角度、进出口流量等。

这些因素直接影响到叶轮内部流场的分布情况。

通过比较不同几何参数和流量条件下的流场特性，可以评估叶轮的性能，并找出可能存在的问题。

2. 叶轮流场优化设计基于叶轮流场分析的结果，可以进行叶轮流场的优化设计。

叶轮流场的优化设计旨在改善叶轮内部流动的均匀性，提高叶轮的效率和性能。

具体而言，优化设计可以从以下几个方面进行：(1) 几何形状优化：通过对叶轮的几何形状进行调整，改变叶片的弯曲度、厚度和角度等参数，可以提高叶轮的流场特性。

通过数值模拟和优化算法，可以找到最佳的几何形状，以达到最佳的叶轮性能。

(2) 流量分配优化：叶轮的进出口流量分配对流场特性和压缩机性能有着重要影响。

通过优化设计，可以使得进出口流量分布更加均匀，减小流场不均匀性，提高叶轮的效率和稳定性。

(3) 叶轮材料和制造工艺优化：优化叶轮的材料选择和制造工艺，可以改善叶轮的强度和刚度，减小叶轮的质量和惯性力损失，提高叶轮的响应速度和运行效率。

3. 实际应用与挑战离心压缩机在各领域中的广泛应用给叶轮流场分析与优化设计提出了更高的要求。

一方面，随着压缩机的工作条件更加苛刻，如高温、高速和高压等，叶轮流场的分析与优化设计需要更精确和可靠的数值模拟方法。

逆向工程严格遵循点—线—面的流程，这个过程便是正向设计的模拟，通过物体点云揣测原设计者的设计意图，从而精确地重建模型特征。

逆向工程的真正意义是设计人员进行模型重建的过程也就是重新学习的过程，并能够在此基础上进行创新。

常用鼠标操作：旋转—shift+左键；放大缩小—中键滚动或者shift+中键滑动；移动—shift+右键1、导入叶轮数据file-open(文件—打开)2、采用Modify-extract-circle select points去除一些明显的噪声点或者无用点。

然后缩减数据，根据点距大小简化数据，简化不能使点云变形。

modify-data reduction—space sampling(修改—数据简化—距离采样），确定点距的方法是：将点云放大至能看清点与点之间的空隙，然后测量—距离—点间，先任取一点，再选择距该点最近的点，测量出他们之间的距离，如0.0741，然后点距就去0.0741的两倍约0.15，即distancetolerance（距离公差）可以设置为0.15mm,完成后如下图：3、 作多边形网格化处理（scan polygonization ）。

（构建—三角形网格化—点云三角形网格化—最大端点距离0.0000—相邻尺寸0.4）相邻尺寸去前面数据简化时测出的点距的3~4倍为佳。

多边形处理后的点云可以更清楚的表达点云的形状，可根据习惯调整点云的显示使之看起来更清晰。

（显示—点显示—着色按钮—颜色）4、数据对齐（alignment data creation）之所以要对齐点云，是因为测量物件时输入计算机的初始的点云坐标系是三坐标测量机的赋予它的局部坐标系，这个局部坐标系与Imageware系统的世界坐标系通常不一致，这就导致了点云缺乏合适位置信息，处理起来十分不便。

所以要进行点云对齐，可以更容易地进行建模操作。

制作点云对齐特征：1.创建一条start points为（0,0,0），end points为（0,0,100）的直线（创建—简易曲线—直线）2.创建一个center为（0,0,0），direction为Z，半径为50mm的圆（创建—简易曲线—圆）3.创建一个center of plane为（0,0,0），plane normal选择Z方向为平面法线，U、V向宽度为100的平面（创建—平面—中心/法向）建立相应的对应特征：使用叶轮顶端平面偏置55mm后的平面（创建—平面—中心/法向—创建偏移—偏移曲面—距离55mm），以及偏置平面与底端回转圆柱（创建—简易曲面—圆柱—半径54mm）相交圆为基础建立对齐特征。

涡轮增压器叶轮流场数值模拟与分析涡轮增压器（Turbocharger）作为一项重要的汽车发动机动力增加装置，具有高效率、低排放以及提升动力等优势，在汽车行业中得到广泛应用。

而涡轮增压器叶轮流场数值模拟与分析是对涡轮增压器性能评估的重要手段。

本文将通过数值模拟的方法，对涡轮增压器叶轮的流场进行分析，探讨其运行机理与性能优化。

一、涡轮增压器原理简介涡轮增压器作为一种以废气能为动力的装置，通过废气的压力能转化为机械能，驱动引擎进气，提高其功率输出。

其基本构造由涡轮及增压器两个部分组成。

涡轮由涡轮叶片、轴和轴承组成，通过废气的作用下旋转，并将旋转动能传递给增压器，增加进气压力。

增压器由压气机壳、压气机叶片和出口管组成，将旋转动能转化为压力能。

二、涡轮增压器数值模拟方法为了更好地理解涡轮增压器的运行机理和性能特性，在实际工程中采用数值模拟的方法进行研究是常见的手段。

数值模拟可通过计算流体力学（CFD）方法实现，该方法基于流体力学原理和数值计算方法，对流体流动进行模拟与计算。

1. 几何建模涡轮增压器叶轮的几何形状对其性能有着重要影响，因此建立准确的叶轮几何模型至关重要。

常见的方法包括基于实际叶轮形状的三维建模和基于理想叶轮形状的二维轴对称建模。

其中，三维建模更接近真实情况，但计算复杂度较高，而二维轴对称建模则适用于一些简化的研究工作。

2. 网格划分数值模拟需要将流体区域划分为小单元，即网格。

合适的网格划分可以提高计算精度，同时也决定了计算复杂度。

在涡轮增压器叶轮流场模拟中，将流经叶轮的区域进行三维网格划分，确保在叶轮表面和流经区域都有足够的网格分辨率。

3. 基本方程涡轮增压器流场模拟主要涉及流体力学的基本方程，包括连续方程、动量方程和能量方程。

连续方程描述了质量守恒原理，动量方程描述了动量守恒原理，能量方程描述了能量守恒原理。

这些方程通过网格单元边界上的守恒通量以及初始和边界条件进行求解。

4. 数值求解利用有限体积法或有限元法等数值求解方法，对基本方程进行离散化处理，转化为代数方程组。

涡轮钻具叶片的逆向分析及流场仿真研究涡轮钻具中主要部件是由涡轮定子和转子组成的涡轮,它的作用是把液体能转化为主轴上的机械能。

涡轮定转子叶片的形状制约着钻井液在涡轮中的流动状态,进而直接影响涡轮钻具的性能。

涡轮叶片的表面为复杂的自由曲面,各研究单位和生产企业对该曲面几何参数均严格保密。

如何快速掌握现场应用高性能叶片的关键技术并进行改进设计,是现阶段亟待解决的问题。

逆向工程是根据已经存在的产品,快速消化吸收先进技术。

因此,应用逆向工程技术来设计涡轮叶片对提高涡轮钻具的水力性能有重要的意义。

本文以现场应用的涡轮钻具叶片为研究对象,借助于三坐标测量机和相关软件实现涡轮定转子叶片的逆向设计,研究的主要内容包括：(1)分析涡轮钻具叶片的特征,选择接触式测量方法,规划测量路径,使用三坐标测量机测量叶片曲面,获得8条截面线点云数据；学习Imageware逆向工程软件的使用方法,对点云分别进行点云滤波、点云对齐和点云分割处理。

(2)研究自由曲线曲面数学模型,用曲线拟合造型方法和点云直接拟合造型方法拟合曲面,将得到的6个曲面拼接成完整涡轮钻具定转子三维模型,使用UG软件对模型进行实体化操作,最终得到完整涡轮钻具转子实体模型；对该实体进行曲面光顺检查并建立误差评定量化指标。

(3)研究流体在涡轮钻具中流动的数学模型,使用UG软件建立涡轮钻具定转子流域的周期模型,用CFD软件对模型进行网格划分、设置边界条件和流场仿真操作,得到27三/s的恒定流量下涡轮定转子内流场压力和速度分布的基本规律,分析比较不同转速下转子叶片上压力变化,进行涡轮钻具试验,将试验得到的水
力参数与模拟的水力参数进行对比,验证逆向工程技术设计涡轮钻具叶片的可行性。

车用空调压缩机的三维流场模拟与优化设计随着汽车产业的不断发展，车用空调系统的重要性日益彰显。

空调系统中的压缩机作为核心组件之一，其性能优化对整个系统的效率和舒适性有着重要影响。

三维流场模拟与优化设计技术为车用空调压缩机的性能提升提供了可行的途径。

传统的车用空调压缩机设计往往依赖于试验与经验，这种方法存在着试验周期长、成本高、设计效率低等问题。

而三维流场模拟与优化设计技术的出现完美地解决了这些问题。

通过对压缩机内部流场进行具体的数值计算和仿真，可以准确地预测流体的运动状态、热力学特性和能量转化效率等重要参数。

同时，优化设计技术可以根据模拟结果，对压缩机各个零部件的结构和工艺进行合理的调整，从而进一步提升其性能表现。

首先，三维流场模拟技术可以帮助我们更好地理解空气在压缩机中的流动特性。

在压缩机中，空气经过进气口进入，经过膨胀腔和压缩机压缩腔进行各种状态的转换，最终排出经过冷凝器冷却的制冷剂。

通过数值模拟，我们可以观察到空气在压缩机内的速度、压力和温度分布情况，进而了解到各个部件的流场性能和能量转换效率。

这为进一步的优化设计提供了重要的基础。

其次，三维流场模拟技术可以通过优化设计提高压缩机的性能。

在模拟过程中，可以调整各个部件的几何形状、流道尺寸、进出口位置等参数，以实现最优化的流动状态。

例如，通过改变压缩机的叶片形状、叶片间隙和叶片倾角等参数，可以有效地改善流场分布，减小能量损失和流动不均匀性，从而提高压缩机的效率和性能。

此外，模拟技术还可以优化膨胀腔和压缩腔之间的连接方式、冷却介质的流动方式等，进一步提升系统的整体效能。

最后，三维流场模拟与优化设计技术可以减少试验工作和节约成本。

传统的压缩机设计通常需要进行大量的试验和实验，以验证设计参数的可行性和优化效果。

而数值模拟技术的出现，不仅可以提前预测和验证设计效果，减少试验工作量，还能节约昂贵的试验成本。

同时，通过数值仿真模拟可以得到更加全面和准确的数据，为后续改进和优化提供更有力的依据。

离心压缩机叶轮内部流场的数值模拟
赵斌;孙铁
【期刊名称】《压缩机技术》
【年(卷),期】2007(000)001
【摘要】利用Fluent软件建立叶轮轴向截面流道内流体模型,采用simple算法进行仿真计算,取不同的叶轮出口角和进口角的叶轮来进行模拟,得出不同几何结构的叶轮的内部流场的速度、雷诺数和压力的变化规律,找出了最优的几何结构,进而提高了离心压缩机的效率.
【总页数】3页(P16-17,20)
【作者】赵斌;孙铁
【作者单位】辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁,抚顺,113001;辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁,抚顺,113001
【正文语种】中文
【中图分类】TK730.1
【相关文献】
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