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          离心空压机整级CFD性能分析和优化调整
          发布日期:2013-08-18 14:21:57

          我们在ANSYS中预先设置了多个单工况点分析或多工况点分析的模板文件,在前述网格划分完成的基础上,只需在程序中调入相应的模板文件,重新读入网格模型,模板自动根据己规定好的命名规则来确定各个部位的流场坏境和边.界条件设置,使用者只需更改各工祝点的进出口条件即可。

          计算机硬件系统的发展非常迅速,现在已经可以以很低的采购成木和运行成木配置一台多CPU、多核、大内存的计算工作站。利用ANSYS的高效并行计算能力,一般整级5~9个工况点的CFD求解计算仅需耗时儿个小时甚至不超过1小时!因此,基于本文所形成的建模和分析系统,可以非?焖俚亟胁煌桨傅亩员确治龊偷髡杓。采用木文方案进行空压机的多方案对比分析和调整设计有两大上要优势:一是因为不同模型都采用了相同的网格划分模式,从而避免了多方案对比时因网格差异太大而引入的额外误差,保障了模型间的相对计算精度;一是直接采用CFX的高精度CFD算法,分析结果的绝对精度有最可靠的保障。

          空压机设计是一个综合考虑客户特殊需求、工艺与制造条件、成木等多种因素的权衡设计,既有全新的设计,也有在既有产品基础上的改型设计。相对来说,全新设计的限制条件相讨较少、可变因素多、调整设计的空间大,而改型设计则相反。图7即为某全新设计的小流量离心空压机的相关示意图及分析数据,上图为基于既往型号经验的初始设计(示意图),下图为通过木系统多次调整设计后的最终设计(示意图)。上要对叶型、扩压器叶片以及反旋叶片的设计做了调整,使各部位的匹配性达到更佳状态,在升压能力略有提高的情况卜,整个工作区间的效率都得到不同程度的提高,峰值效率由71.8%提高到80.4%。

          原始型号的峰值效率点流量高于用户需求,需降低峰值效率点的流量3俄左右,上图为原始型号的设计示意图及分析数据,下图为改型设计型号的设计示意图及分析数据。为了降低生产成本和客户采购成本,改型设计重复利用了原始设计的机壳部分,仅修改了叶轮的流道和叶型,达到了改型设计目的,在峰值效率几乎不变的同时降低了流量。

          利用CFX后处理功能,可以很容易的获取空压机整级不同部位的效丰损失分布及其随工况的变化情况,从而可初步判断设计调整的方向。同时,通过仔细考察和分析空压机流道各部位的速度、压力、温度等计算结果分布状态,可细化确定对特定设计参数的调整措施。

          空压机性能优化设计完毕后,程序可自动输出流道、叶片等所有部位的样条曲线控制点坐标,使后续的二维CAD、二维工程图、模具加工图纸、铸造图纸等亦可快速生成。

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