ANSYS轴流风扇设计与仿真解决方案

ANSYS轴流风扇设计与仿真解决方案！
Turbo-system仿真系统介绍
ANSYS提供一整套旋转机械设计和分析的工具软件：

 

 

 

 

 

 

1.1 BladeModeler& DesignModeler

 

 

 

• 创建叶片几何，得出设计数据

 

• 设计者可以快速改变参数：
• - 轴面图形状
• - 叶片角度
• - 叶片厚度
• - LE/TE的处理
• BladeGen
• - 四个initial sizing 工具包括

• Vista AFD (Axial FanDesign)

• Vista CCD (CentrifugalCompressor Design)

• Vista CPD (CentrifugalPump Design)

• Vista RTD (Radial TurbineDesign)

输入性能要求, 创建一个轴面流道和叶片设计性能参数

• ANSYSDesignModeler
• - 叶轮流道创建
• - 蜗壳创建

 

 

1.2 网格工具

可用的网格工具

• ANSYSMeshing Platform
• - 基于Workbench平台，与DesignModeler几何相连接的网格工具
• ANSYSTurboGrid
• - 专用透平机械网格工具，生成高质量六面体网格
• - 与DesignModeler连接，直接生成六面体网格
• ANSYSICEM CFD
• - 强大的几何与网格处理能力

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 CFX Turbo 模块

 

 

 

• 多种参考坐标系模型：
• - 单参考坐标系
• - 多参考坐标系

• Frame Change Models

• Pitch Change

• 多种坐标系变换模型：
• - FrozenRotor
• - Stage
• - TransientRotor-Stator

• TransientBlade Row Modeling

• 多种运动参考面模型：
• - SRF模型
• - MRF模型
• - MPM模型
• - SMM模型

 

 

 

 

1.4 CFD-Post Turbo 模块

• 可为所有ANSYS CFD求解器（包括2D工具）提供后处理
• - VistaTF, ANSYS CFX, ANSYS Fluent
• 多种后处理工具
• - Contour,vector, XY Plots, reports
• 内置泵后处理模版
• - Turbo 拓扑定义
• • Meridional， blade-to-blade云图显示
• - 完全自动化

 

 

 

 

 

• 旋转机械特定的格式
• M-prime-q坐标系
• 展开视图
• 子午线视图
• 子午线平均
• 性能计算
• 叶片载荷分布图
• 自动生成专业报表

案例研究

在workbench平台下可以使用turbo-system各个模块，对轴流风机进行设计，网格划分，模拟分析的整个过程。针对叶轮机械需要仿真的内容，建立了仿真的流程如下：

 

 

 

2.1 Bladegen风机建模：

使用bladegen专业软件，使用AFD模块，可以快速设计出满足要求的轴流风机。也可以利用丰富的建模参数，设计所需各种叶型结构，对叶片安装角等参数进行细节调整。

 

 

 

2.2 TuboGrid网格划分工具：

Turbogrid是针对叶轮机械的专业网格划分工具，ATM方法可快速生成六面体网格。

 

 

 

2.3 CFX Turboprewizard快速设置叶轮机械的部件特征及边界条件

TurboPre是针对叶轮机械的设置模块，可快速设置叶轮部件特征及条件。

 

 

 

2.4 CFD-Post Turbo模块快速完成后处理：

Turbo后处理模块可以快速识别旋转机械的部件，并生成子午面，叶片界面等分析所需截面和数据。

Turbo模版设置：

 

 

 

Blade-blade压力云图：

 

 

 

Blade-blade速度云图：

 

 

 

子午面压力云图：

 

 

 

子午面速度云图：

 

 

 

叶片表面压力云图：

 

 

 

2.5 Workbench参数化完成多工况仿真及性能曲线绘制：

参数化和design explorer可以快速实现多工况点的数据获取，并能对风扇在不同工况下的特性做出快速判定，设置的界面如下：

 

 

 

DOE设计及求解：

 

 

 

P_Q压力性能曲线绘制：

 

 

 

功率性能曲线（N_Q）绘制：

 

 

 

效率曲线绘制：

 

 

 

2.6 噪声分析

CFD-Post可根据流场的求解结果，对风扇噪声进行预测，不但可以预测主要声源的位置，而且可以对特定监测点进行整体预测，并提供频谱分析数据。

 

 

 

 

2.7 多种翼型对比分析