2014年9月30日,匹兹堡讯——来自斯坦福大学、Honeywell International和ANSYS(NASDAQ: ANSS) 的工程师通力合作,利用仿真软件以更低的成本开发更加节能的航空发动机。
由于对燃气涡轮发动机效率的要求不断提高,因此发动机制造商需要设计可在更高温度下工作的发动机。不过,当温度接近发动机某些组件材料的熔点时,问题就变得特别棘手。“薄膜冷却”是一种已得到验证的方法,能将涡轮叶片温度维持在可接受的水平。它的原理是利用压缩机向燃烧室周围排放较冷的空气,然后空气从涡轮机翼表面精密制造的小孔中排出。然而,过多地使用压缩空气实现涡轮薄膜冷却会降低发动机的效率。
在历史上,人们利用复杂的试验来优化涡轮机翼上薄膜冷却孔的布局,有时候必须进行发动机测试。几十年来,研发工程师一直在开发针对薄膜冷却几何机构的计算机仿真方法,以追求避免使用昂贵、耗时的台架试验。
在Honeywell和ANSYS®的大力支持下,斯坦福大学正在进行一项最新测试,他们利用3D磁共振测速技术来测量被测区域的速度和浓度场。这种方法针对各种飞机配置与方向测量横流飞机与主流体的湍流相互作用。测试得到的数据集可作为重要的基准,以便将大量ANSYS湍流模型和计算方法与之进行对比,进而开发出经过验证的薄膜冷却预测模型、方法和最佳实践。
斯坦福大学工程学院的Charles Lee Powell基金会教授John K. Eaton指出:“这是第一次由工程软件公司为如此大量的系列测试工作提供支持,同时体现了ANSYS对于不断升级ANSYS计算流体动力学解决方案中的湍流模型所做出的一贯承诺。本次合作的目标是在整个复杂流场内验证工具中的湍流混合模型,这是以前从未做过的事情。通过在多种薄膜冷却条件下开展测试,可以全面地检测工具的预测功能。”
ANSYS负责工业设备与旋转机械业务的全球行业总监BradHutchinson表示:“在30,000英尺的高空上不容许半点差错。由于ANSYS始终关注解决最为复杂的问题——例如Honeywell和斯坦福大学所面对的薄膜冷却挑战——因此我们能够确保为客户提供足够优秀的工具,以帮助他们开发出市场上最具创新性的产品。”
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