Concepts+NREC软件培训系列之离心式压缩机设计与加工

Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.1TheExpertsinTurbomachineryConceptsNREC软件培训系列之一离心式压缩机设计与加工快速入门级Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.2Thematerialinthispresentationiscoveredbyvariouscopyrights,includingcopyright©2016byConceptsNREC,LLC.Allrightsreserved.Nopartofthispublicationmaybereproduced,transmitted,transcribed,storedinaretrievalsystem,ortranslatedintoanylanguageorcomputerlanguage,inanyformorbyanymeans—electronic,mechanical,magnetic,optical,chemical,manualorotherwise—withoutpriorwrittenpermissionfromConceptsNREC,LLC,217BillingsFarmRoad,WhiteRiverJct.,Vermont05001,USA.PortionsofthisvolumemayrequirepermissionsofindividualsassociatedwithorganizationsotherthanConceptsNREC,LLC.版权声明Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.3设计过程及所用软件模块名称一维设计软件主要功能一维设计分析过程三维造型软件介绍三维造型过程及准三元流线曲率法设计初期叶轮工艺性考虑如何将AxCent数据传输给NumecaFine/Turbo软件利用Fine/Turbo进行CFD前后处理及解算过程有限元前后处理及解算如何将AxCent数据传输给CAM软件MAX-PAC叶轮5轴加工编程目录Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.4初步设计•COMPAL®用于离心式和混流式压缩机一维设计3D叶片成型与详细设计•AxCent®(包括流线曲率法流场计算)•AxCent包含将CAD模型文件读入AxCent的功能模块便于将已有零部件输入AxCent气动力学分析•PushbuttonCFD®(用做准三维通流解算和跨叶片面流场计算)•Fine/Turbo(用于全三维CFD分析）结构与强度分析:PushbuttonFEA™自动优化:TurboOPTII™5轴加工编程:MAX™系列敏捷工程设计系统Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.5设计目标:•流量•压比操作工况与约束条件:•进口总压和总温•转速初步设计的目的：通过1维计算实现设计目标，并尽量实现最高效率和最大喘振裕度一维设计程序的功用:•选定所需零件•以效率最大化为目标确定各零部件关键几何尺寸•非设计工况性能预测一维设计程序的功用Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.6基本设计参数:•入口总压：P00•入口总温：T00•质量流量：m•压比：总-总压比prtt或总-静压比prts•转速(N)或比转速(Ns)•介质属性约束与限制•几何约束•布局/转子动力学•结构(例如：寿命、耐久性等)•制造方法•其它性能要求(效率与流量范围)基本设计参数Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.7TheExpertsinTurbomachinery单级离心式压缩机设计实例利用COMPAL进行一维设计与分析Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.8点击Windows“开始”—“所有应用”—“Concepts”—“Compal”，屏幕显示如下：第一步：启动COMPALThematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.91点击“File”并从下拉菜单上选择“New”.2从弹出的屏幕上选择“下一步”：第二步：选择新生成一个设计，启动智能设计导航“Wizard”12Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.10第三步：选择“两区流动”计算模型1选择“CETItwo-zonetechnologybase”.2点击“下一步”12Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.111选择“设计模式”2选择“单级”3点击“下一步”123第四步：选择“设计模式”和级数Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.12第五步：选择单位系统1选择“Metric”,“Meridional”,“Millimeters”,“Kelvin”,“Kg/sec”和“Pascal”2点击“下一步”12Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.131输入入口总压P00=101300Pa2输入入口总温T00=300K3输入流量M=2.0Kg/s4输入转速N=10000rpm5选择介质为“Newsemi-perfectair”6点击“下一步”第六步：输入设计工况参数123456Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.141选择压比类型为“总-总”压比2输入压比值Pr=1.43点击“下一步”第七步：输入设计压比123Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.151选择“3D叶轮”2点击“下一步”第八步：选择叶轮类型12Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.161选择“定义轮毂半径”2点击“下一步”第九步：选择叶轮入口几何约束方式12Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.171输入叶轮入口轮毂半径R1H=50mm2点击“下一步”第十步：输入叶轮入口轮毂半径12Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.181输入入口边倾角Phi1=90度2输入出口边倾角Phi1=90度3点击“下一步”第十一步：输入叶轮进出口边倾角123Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.191输入叶轮进口边轮盖、均方根半径和轮盘处冲角值均为“0”度2点击“下一步”12第十二步：输入叶轮进口边冲角Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.201输入叶片进口边轮盖处叶片法向厚度=2mm2输入叶轮入口叶片数=16片3点击“下一步”第十三步：输入叶轮进口边厚度和叶片数123Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.211保持叶轮尽快轮盖处速度与均方根半径处速度比值AK=Cm_tip/Cm_rms=1.05不变进口处气动阻塞系数BLCK1=0.035不变2点击“下一步”第十四步：输入叶轮进口速度梯度和阻塞系数12Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.221选择“开式叶轮”2点击“下一步”第十五步：选择叶轮形式12Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.231输入叶轮入口处叶顶间隙1.0mm2输入叶轮出口处叶顶间隙1.0mm3点击“下一步”第十六步：输入叶顶间隙值123Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.241输入叶轮出口叶片后弯角Beta2b=-30度2输入叶轮出口叶片法向厚度1.0mm3输入叶轮出口处叶片数16片4点击“下一步”第十七步：输入叶轮出口相关参数1234Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.251对本页显示的4个计算模型全部选择“缺省”计算模型2点击“下一步”第十八步：输入叶轮出口计算模型12Thematerialcontainedhereinisproprietaryandconfidential©2016ConceptsNREC,LLCAllrightsreserved.261选择“无叶扩压器”2点击“下一步”第十九步：选择扩压器类型12Thematerialcontainedhereini