四级透平计算培训

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1、 尤迈克 北京 尤迈克 北京 流体工程技术有限公司 NUMECA BEIJING Fluid Engineering Co Ltd 多级轴流透平通流计算培训教程多级轴流透平通流计算培训教程 NUMECA 软件软件 FINE Turbo 软件包培训教程软件包培训教程 尤迈克 北京 流体工程技术版权所有 北京市海淀区中关村南大街 9 号 906 室 邮编 100081 日期 2004 年 4 月 9 日 页码 1 88 电话 010 68467203 传真 010 68910002 1032 电子信箱 info numeca 网站 http www numeca 尤迈克 北京 尤迈克 北京 流体工

2、程技术有限公司 NUMECA BEIJING Fluid Engineering Co Ltd 目目 录录 1 Hannover 大学的四级透平试验简介 3 2 数值模拟方案概述 4 3 使用 IGG AutoGrid 生成第一级静叶和动叶单通道网格 4 3 1 确立求解域并准备几何数据 以第一列静叶为例 确立求解域并准备几何数据 以第一列静叶为例 4 3 2 使用使用 AutoGrid 生成四级透平第一列静叶片单通道网格生成四级透平第一列静叶片单通道网格 9 3 3 使用使用 AutoGrid 生成四级透平第一列动叶单通道网格生成四级透平第一列动叶单通道网格 20 4 使用 IGGTM合成四

3、级透平的八列叶片单通道网格 33 5 FINETM Turbo 界面的有关操作 47 5 1 GUI 参数设定参数设定 47 5 2 同一套网格下新工况计算的设定 进出口参数改为给定分布 同一套网格下新工况计算的设定 进出口参数改为给定分布 63 5 3 退出退出 FINETM或从或从 FINETM界面直接进入界面直接进入 CFViewTM或或 IGGTM界面界面 71 5 4 计算结果文件介绍计算结果文件介绍 73 6 使用 CFViewTM获取计算结果的详细信息 75 6 1 在在 CFViewTM叶轮机械显示模式下查看计算结果叶轮机械显示模式下查看计算结果 标量 矢量等 标量 矢量等 7

4、5 6 2 计算数据与试验数据 或其它数据 比较计算数据与试验数据 或其它数据 比较 81 7 寄语 88 北京市海淀区中关村南大街 9 号 906 室 邮编 100081 日期 2004 年 4 月 9 日 页码 2 88 电话 010 68467203 传真 010 68910002 1032 电子信箱 info numeca 网站 http www numeca 尤迈克 北京 尤迈克 北京 流体工程技术有限公司 NUMECA BEIJING Fluid Engineering Co Ltd 返回返回目录目录 1 Hannover 大学的四级透平试验简介 本文计算的四级透平为汉诺威大学 U

5、niversity of Hannover 的一个四级试验透平 试验数 据由 P K tzing 和 B Evers 发表于 L Fottneres 编著的 Test Cases for Computation of Internal Flows in Aero Engine Components 一书中 试验测得了 7500rpm 和 5625rpm 两个转速不同流量 下 在轴向五个位置的压力 温度 流速和气流角等参数沿叶高方向的分布 试验的详细描述 及数据见该书第 365 至 375 页 试验透平的总体结构如下图所示 图 1 汉诺威大学四级试验透平的通流部分 图 2 汉诺威大学四级试验透平

6、沿流向五个测量位置图示 北京市海淀区中关村南大街 9 号 906 室 邮编 100081 日期 2004 年 4 月 9 日 页码 3 88 电话 010 68467203 传真 010 68910002 1032 电子信箱 info numeca 网站 http www numeca 尤迈克 北京 尤迈克 北京 流体工程技术有限公司 NUMECA BEIJING Fluid Engineering Co Ltd 这里摘录汉诺威大学 University of Hannover 四级试验透平设计和其它工况的有关数据 转 速 n0 7500rpm 空气流量 m0 7 8kg s 设计转速下其它三

7、个试验工况的流量分别为 6 5kg s 4 6kg s 4 1kg s 进气压力 Pin 2 600bar 进气温度 Tin 413K 出口压力 Pout 1 022bar 出口温度 Tout 319K 效 率 0 913 反 动 度 0 5 试验工况的另一个转速 n 75 n0 5625 rpm 此转速下三个试验工况的流量分别为 5 5kg s 3 9 kg s 3 2 kg s 返回返回目录目录 2 数值模拟方案概述数值模拟方案概述 本文以上述汉诺威大学 University of Hannover 四级试验透平的流场计算为例 介绍使用 NUMECA 软件 FINETM Turbo 软件包

8、进行数值模拟的方法 为节省篇幅 只涉及设计工况的计 算 有关其它工况的计算和分析从略 汉诺威大学的试验透平一共有四个轴流级 根据其结构特点 我们安排如下的计算步骤 首先 使用 IGGTM AUTOGrid 分别生成四级共八列叶片的单通道网格 其次 在 IGGTM中将上述八列叶片单通道网格连接起来 并修改对应的动静边界类型 再次 在 FINETM Turbo 中创建四级轴流透平计算 参照试验数据设定 GUI 中的有关参数 并选定数值模拟的有关设置 开展数值模拟计算 最后 分析计算所得四级透平的总体性能 并使用 CFViewTM获得典型参数云图 必要时 还可以方便地获得数值模拟结果和试验结果的比较

9、 数值模拟和结果分析各环节所使用 NUMECA 软件包的版本为 前处理 IGG AUTOGrid 4 7 3 计 算 FINE Turbo 6 1 3 后处理 CFView 4 0 3 返回返回目录目录 3 使用使用 IGG AutoGrid 生成第一级静叶和动叶单通道网格生成第一级静叶和动叶单通道网格 3 1 确立求解域并准备几何数据 以第一列静叶为例 NUMECA 软件 IGG AutoGrid 软件提供了一种很方便的生成旋转机械叶轮网格的手段 为此需要使用者准备叶片吸力面 压力面的几何数据 以及子午流道的内外端壁型线的几何数 据 也可以直接准备一个几何形状和端壁型线的数据文件 文件扩展名

10、为 直接准备一个几何形状和端壁型线的数据文件 文件扩展名为 geomturbo 供使 用 AUTOGrid 生成叶片单通道网格使用 根据四级透平的数据资料 可以获得八列叶片的几何形状和两条总的端壁型线 将总的端 壁型线在两列叶片之间合适的位置分开 即可获得生成八列叶片单通道网格所需要的八组 hub 和 shroud 线 北京市海淀区中关村南大街 9 号 906 室 邮编 100081 日期 2004 年 4 月 9 日 页码 4 88 电话 010 68467203 传真 010 68910002 1032 电子信箱 info numeca 网站 http www numeca 尤迈克 北京

11、尤迈克 北京 流体工程技术有限公司 NUMECA BEIJING Fluid Engineering Co Ltd 这里以 geomturbo 文件的形式给出生成一列叶片单通道网格所需的几何数据 并给出使用 AUTOGrid 所生成该列叶片单通道网格的详细步骤 第一级静叶片几何数据文件 stator1 du geomturbo GEOMETRY TURBO VERSION 3 7 geometric tolerance 0 0001 几何公差 blade expansion factor hub 0 01 叶片在根部沿伸比 保证叶片型面与根部端壁相交 blade expansion facto

12、r shroud 0 叶片在顶部沿伸比 保证叶片型面与顶部端壁相交 blade merging 0 units 1 number of blades 29 叶片数 data reduction 0 data reduction spacing tolerance 0 0001 data reduction angle tolerance 90 hub 叶片根部端壁型线 ZR polyline 2 100 135 502 135 shroud 叶片顶部端壁型线 ZR polyline 4 100 194 5 31 194 5 433 238 502 238 suction 叶片吸力面型线 共有

13、7 条 SECTIONAL 7 section 1 叶片吸力面第一条型线 注意型线顺序是由叶根到叶顶 XYZ 66 表示共有 66 个点 即共有 66 行 顺序是沿着流动方向 133 005151038638 2 63363126348463 20 0164483511686 省略号表示略去若干行 此处为 64 行 后面省略号的含义类似 不再一一说明 130 457529025562 26 0569743199841 19 5461335810764 section 2 XYZ 66 133 994930047313 2 61805136050084 20 0589432393099 131

14、45009843072 26 1298261974447 19 6319508833573 section 3 XYZ 北京市海淀区中关村南大街 9 号 906 室 邮编 100081 日期 2004 年 4 月 9 日 页码 5 88 电话 010 68467203 传真 010 68910002 1032 电子信箱 info numeca 网站 http www numeca 66 尤迈克 北京 尤迈克 北京 流体工程技术有限公司 NUMECA BEIJING Fluid Engineering Co Ltd 134 974811781169 2 61111348016749 20 101

15、3044348682 132 432886791139 26 2017340637575 19 7167788887032 section 4 XYZ 67 159 673062275129 2 95000615046476 21 3242192082518 157 236352529508 27 9431491536085 21 8825902821443 section 5 XYZ 69 183 967961223553 3 45349034781714 22 5789011171118 181 604080972455 29 5965859141647 24 0889141406991

16、section 6 XYZ 67 208 966304012583 3 78007688494104 23 575457886245 206 664079844728 31 160204679357 26 2668941517529 section 7 XYZ 67 232 96983864381 3 77552115474379 24 3667375091871 230 635689229935 33 1085972950391 29 0792829221988 pressure 叶片压力面型线 共有 7 条 SECTIONAL 7 section 1 XYZ 51 133 005151038638 2 63363126348463 20 0164483511686 130 457529025562 26 0569743199841 19 5461335810764 section 2 XYZ 51 133 994930047313 2 61805136050084 20 0589432393099 131 45009843072 26 1298261974447 19 631950