WB技术展示案例06：汽轮机冷却叶片的热应力分析

通过冷却孔流动的流体对涡轮叶片进行冷却是涡轮工业中的常见做法。由于叶片内部温度梯度的作用，产生了热应力，从而导致叶片的失效。

典型的热应力分析中，温度是事先计算出来的，然后作为应力分析的载荷条件。虽然我们可以利用流体力学分析共轭传热来求解温度，但这需要大量的计算资源。假设一维流体通过孔洞，CFD模型可以提供一个简单的解决方案，而不会造成很大的精度损失。由于通过冷却孔的质量流量已知，所以可以利用膜系数的经验关系来模拟从叶片到流体的传热。

如下图所示，涡轮叶片有10个冷却通道。假设外表面固定在一个恒定的温度。在应力分析中，绝热表面被假定为固定的。流体以不同的速度流过孔，冷却主要通过对流发生。对流系数、流入温度和质量流速都是指定的。如果膜系数高，固体就会失去更多的热量到流体中，相应地，流体的温度上升也会更高。如果流体的质量流速较高，流体的温度上升就不会那么高。

打开SCDM模型，并从SCDM中进入WB，再创建1个稳态热分析和1个静力学模块，并且数据共享（这里面需要新建一个工程数据，否则后面无法创建比热）

设置单位系统

steel blade材料属性

流体材料属性

规定了对流系数、流入温度和质量流量。从叶片到冷却剂的传热与膜系数成正比，流体中的温升与质量流量成反比。

对流膜系数如下:

选择所有梁，设置为热流体，流体交叉区域为31.171mm2

选择叶片，添加扫掠，设置左侧的面作为源面，数量为24

选择所有的梁，等分24

设置每个孔的对流

设置每个梁的质量流率

选择右侧所有梁的顶点，设置温度

设置叶轮四周的温度

查看叶轮温度

查看流体温度

孔表面的温度

两侧固定

查看应力