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对KG66压气机参数的分析

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发表于 2018-1-20 21:40:43 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 longe2 于 2018-1-20 22:14 编辑

最近有点着迷压气机,做了不少研究,由于KG66是十分经典的一款涡喷,可以说多数的涡喷是参照了KG66的设计的,但大家或许有些图纸,但对其中的一些原理不太理解,于是我就有了一个为大家科普的念头。当然论坛里也有专业从事压缩机设计的同行,不当之处还请指明,共同为众多的喷友造福。首先是建模了,上次是用UG建模的,生成的模型导入ANSYS后分析,对于ANSYS我就不多说了,毕竟是专业分析软件,其实对于多数喷友没有必要去学这个,反而会浪费很多的精力,但是对于ANSYS界面中最起码的动态比例尺这种基本东西还是要理解的,有的喷友一看单位是标准的单位M(米)就说分析已经错了,这种情况还是请坚持看完帖子再下定论吧。

流道设计图

流道设计图

叶片设计图

叶片设计图

这是叶轮的流到及叶片设计图,叶轮的设计是软件自动生成的,但要设置好基本参数的。

综合分析图

综合分析图

上面的图更直观一点,对于一些极为专业的喷友,相信这张图也不会有什么问题吧。

最终三维模型图

最终三维模型图

这是生成后的涡轮模型,有于使用了不同于上一次的建模方法,模型的曲面问题终于很好的解决了,其实好的模型对于分析是十分重要的开始,如果模型有很多不良曲面,或者是用中间格式转换导入而来的,模型的准确性是很有问题的,虽然ANSYS对这种模型有一点修复能力,但基本无法根本解决模型的失真与破面,这也是导致我即将要谈及的一个问题出现的根本原因——分网问题。

分网结果

分网结果

这是分网后的模型,可以看到,拓扑分网很完美,对比与杂乱的自由分网,拓扑的好处就是准确,高效。事实上进行CFD分析,即使自由自由分网后还是要进行拓扑优化操作,这也是流体机械设计中的标准做法。看到有的模型分网做的很凌乱很差,让人很担心他的CAE分析有没有意义,难道真的就是有网友说的“颜色分析”?

比例尺问题

比例尺问题


动态比例尺问题,对比上一张图,除了比例尺外都一样,有的细心网友对ANSYS不熟悉,看到这个比例尺吓坏了,其实这个比例尺是动态显示的,就是你动一下鼠标,比例尺大小也会跟着变化,至于比例尺的单位也是国际标准单位米,质量、压强、流量的计算都要求标准单位为米,其实使用mm也可以计算,但有什么区别吗?实在不知有的网友看到单位是米就说分析错了,难道单位不应该是米吗?在我再解释的话就要搬出国际单位制度了,那还不如请去多翻翻初中的物理课本。看看质量的标准计算公式中单位是米还是mm。

条件施加

条件施加

条件施加图,这个就是个过程了,看起来简单,只是一些箭头,但要解释这个过程,其实是ANSYS分析中最复杂的一个操作,也是直接决定分析准确性的操作,这也引出了下一个问题——条件问题。

转速问题

转速问题

这是转速的设定了。感觉有些浪费版面,但是为了给一些论坛初级网友一个交代,犹豫再三还是决定单独截个图出来,希望枫老大理解,因为还记得有的网友看到最后一个云图然后就是你这个没有施加转速条件,不禁让人哑然失笑,转速是约束和载荷施加过程中设定的,没看到就说没有设定转速。就犹如一个人只看到了结果但没看到草稿纸。

流线图

流线图

流线图2

流线图2

这是流线图了,有个特殊的问题在这里就不得不多说两句了——压缩机的潜流及倒流现象,可以清楚的看到图中存在旋涡状的流线,这就是典型涡喷工作过程中的倒流现象,这个现象一般多出现在压气轮的某一工作半径平面上,通俗的就是流(速)场分布不均匀导致的在叶轮的某一半径的压力面出现气体分离的现象 ,看到这个分析结果我才有些怀疑我的分析,毕竟KG66是一款十分经典的涡喷,KG66经典到在涡喷发烧友看来几乎是真理一般的存在,出现这种问题,而且是在工况下,我想可能是我在条件的设置上存在一些问题,因为理想状况下是不存在气体的叶上摩擦力的,记得曾经的一本文献对这种情况有所提及,及在理想状况下,气体与壁面的摩擦极小,在叶片数量较少,通道的宽度较大时就会出现这种情况。我能给出的解释就这么多了,不知群内的高人可否解释下这个情况。

压头图

压头图

捕获12.PNG
最后是压头发布云图,符合离心压缩机的工作原理,及 捕获13.PNG ,及随着半径的增加,离心力加剧,根据公式,在相同的速度平面上,叶尖方向的离心力较大,故而叶尖的压强要大于同平面中同一条半径上其他地方的压强,可以这么理解,就是压缩的过程其实就是离心力对气体做功的过程。


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发表于 2018-8-7 15:37:52 | 显示全部楼层
计算过程中,进出口段适当延长,以特征尺度衡量,
“因为理想状况下是不存在气体的叶上摩擦力的,记得曾经的一本文献对这种情况有所提及,及在理想状况下,气体与壁面的摩擦极小,在叶片数量较少,通道的宽度较大时就会出现这种情况” 这段话是什么意思?
湍流模型用哪个,和Y+大概多少?
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