19四级透平计算培训

尤迈克（北京）流体工程技术有限公司NUMECA-BEIJINGFluidEngineeringCo.Ltd.多级轴流透平通流计算培训教程NUMECA软件FINE/Turbo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：[phone]传真：[phone]电子信箱：[e-mail]网站：尤迈克（北京）流体工程技术有限公司NUMECA-BEIJINGFluidEngineeringCo.Ltd.目录1Hannover大学的四级透平试验简介...........................................................................................32数值模拟方案概述.........................................................................................................................43使用IGG™/AutoGrid生成第一级静叶和动叶单通道网格........................................................43.1确立求解域并准备几何数据（以第一列静叶为例）.........................................................43.2使用AutoGrid生成四级透平第一列静叶片单通道网格..................................................93.3使用AutoGrid生成四级透平第一列动叶单通道网格....................................................204使用IGGTM合成四级透平的八列叶片单通道网格..................................................................335FINETM/Turbo界面的有关操作..................................................................................................475.1GUI参数设定......................................................................................................................475.2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）...................................635.3退出FINETM或从FINETM界面直接进入CFViewTM或IGGTM界面..........................715.4计算结果文件介绍...............................................................................................................736使用CFViewTM获取计算结果的详细信息................................................................................756.1在CFViewTM叶轮机械显示模式下查看计算结果（标量、矢量等）.........................756.2计算数据与试验数据（或其它数据）比较.......................................................................817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：[phone]传真：[phone]电子信箱：[e-mail]网站：尤迈克（北京）流体工程技术有限公司NUMECA-BEIJINGFluidEngineeringCo.Ltd.返回目录1Hannover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（UniversityofHannover）的一个四级试验透平。试验数据由P.Kötzing和B.Evers发表于L.Fottneres编著的《TestCasesforComputationofInternalFlowsinAeroEngineComponents》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：[phone]传真：[phone]电子信箱：[e-mail]网站：尤迈克（北京）流体工程技术有限公司NUMECA-BEIJINGFluidEngineeringCo.Ltd.这里摘录汉诺威大学（UniversityofHannover）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：η＝0.913反动度：Ω＝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、3.9kg/s、3.2kg/s。返回目录2数值模拟方案概述本文以上述汉诺威大学（UniversityofHannover）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。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/AUTOGrid4.7_3计算：FINE/Turbo6.1_3后处理：CFView4.0_3返回目录3使用IGG™/AutoGrid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：[phone]传真：[phone]电子信箱：[e-mail]网站：尤迈克（北京）流体工程技术有限公司NUMECA-BEIJINGFluidEngineeringCo.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.geomturboGEOMETRYTURBOVERSION3.7geometric_tolerance0.0001（几何公差）blade_expansion_factor_hub0.01（叶片在根部沿伸比，保证叶片型面与根部端壁相交）blade_expansion_factor_shroud0（叶片在顶部沿伸比，保证叶片型面与顶部端壁相交）blade_merging0units1number_of_blades29（叶片数）data_reduction0data_reduction_spacing_tolerance0.0001data_reduction_angle_tolerance90hub（叶片根部端壁型线）ZRpolyline2-100135502135shroud（叶片顶部端壁型线）ZRpolyline4-100194.5-31194.5433238502238suction（叶片吸力面型线，共有7条）SECTIONAL7#section1（叶片吸力面第一条型线，注意型线顺序是由叶根到叶顶）XYZ66（表示共有66个点，即共有66行，顺序是沿着流动方向）133.0051510386382.63363126348463-20.0164483511686……（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）130.457529025562-26.056974319984119.5461335810764#section2XYZ66133.9949300473132.61805136050084-20.0589432393099……131.45009843072-26.129826197444719.6319508833573#section3XYZ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：[phone]传真：[phone]电子信箱：[e-mail]网站：尤迈克（北京）流体工程技术有限公司NUMECA-BEIJINGFluidEngineeringCo.Ltd.134.9748117811692.61111348016749-20.1013044348682……132.432886791139-26.201734063757519.7167788887032#section4XYZ67159.6