离心泵水力设计及参数化仿真，从CFturbo旋转机械设计开始

导读：Cfturbo是一款专业的水力设计软件，可以设计包括但不限于离心泵、轴流泵、风机、压缩机、透平、水轮机等在内的旋转机械！主要优势在于将设计经验转化为公式，方便设计人员快速入门设计出高效的水力模型，功能强大，正向逆向都可以；还可以做参数化及优化设计，包括联合Workbench以及Pumplinx对泵的性能进行优化提高，很方便。一直为旋转机械行业津津乐道。

近日，仿真秀正在举办2023旋转机械设计仿真技术讲座（5月6-31日），为此，泵小丫计划在仿真秀平台原创一套CFturbo旋转机械（泵）设计视频教程，希望对工程师和理工科学子有所帮助，如有不当欢迎批评指正。

一、CFturbo设计叶轮水力流程概述

CFturbo自带的两种子午面设计方法各有特色，主要针对第一个问题中的不同设计需求，作如下推荐：

叶片进口边的形状会对叶轮扬程和汽蚀性能有显著的影响，同时叶片进口边也决定了叶片沿着包角逐渐增大的一个扭曲程度，这里用倾斜角Rake angle来定义叶片任意位置的扭曲程度，如下是我分析了常见的进口边设计对性能影响的参数分析

它是指夹在两叶片中间（相邻两个叶片，其中一个为工作面另一个为背面）的部分流道，决定了流体在叶轮内的扩散程度，会有一个比值来判定，对于低比转速的叶轮，为了防止进口堵塞严重，通常会减少叶片数，导致这个比值增大，流体约束力减弱，在流道内出现漩涡等不良因素，所以需要采用大小叶片配合设计。

建议在CFturbo还是采用这种传统的保角变换法，保角变换法的核心是保持叶片在任意一点处的叶片安放角不发生变化，基于这个目的将三维曲面的点展开到圆柱面，再展开为平面，这是完整的步骤，在此过程中，我们需要调节叶片包角及进口冲角来改善叶片型线，叶片型线决定了叶片在空间中的延展情况，所以也是很重要的设计步骤！

二、CFturbo设计蜗壳水力流程概述

蜗壳的设计主要目的是匹配叶轮，将叶轮出口的动能进一步转化为压力势能，我们重点关注以下几个问题：

蜗壳设计中最重要的参数是第八断面面积或者蜗壳喉部面积，为此延伸出隔舍安放角，隔舍安放角和喉部面积是互相影响的，喉部面积的大小直接影响到泵设计额定点的性能是否满足一定标准

蜗壳出口可以是侧面出口或者中心出口，根据介质不同、需求不同可以对应选择，比如介质中如果固含量超过一定数值就不能选择中心出口，随着流道扩压作用导致流速减缓，就会有部分颗粒沉积导致流道拥堵。

三、CFturbo联合Ansys或者Pumplinx仿真计算

CFturbo的接口异常丰富，可以联合非常多的网格划分软件或者CFD求解软件，其中和Pumplinx的联合最方便，设计完成后可以无缝求解，没有过多的设置项，适用于完全没有CFD基础的工程师；除此之外也可以和Fluent或者CFX联合做参数化模拟，这个时候就体现出了Workbench强大的功能

在Ansys大家庭中，可以用TurboGrid对叶轮划分高质量的六面体网格，用Ansys mesh或者Fluent mesing划分其他组件的网格，这里需要注意，CFX只能支持Fluent meshing生成的四面体网格或纯六面体网格，多面体不支持，可以在Fluent meshing中将网格保存为.msh格式就可以导入CFX了

四、CFturbo逆向设计

利用CFturbo强大的逆向功能得到流体组件的全参，就可以对应参数化分析来改变叶轮性能

五、CFturbo旋转机械设计教程

众所周知，Cfturbo本身为英文界面，目前还没有汉化，并且存在很多专业英语，所以对没有英语基础的工程师学习难度大。

以上内容均收录到我的课程《CFturbo旋转机械（泵）设计教程15讲》中，我将设计用到的模块全方位解析解读，包括设置项、图表等一应俱全！它不只是在软件里点点点，走流程，软件只是工具，为了用好它我们课程大篇幅的内容在讲流体知识，为大家通俗地介绍流体知识，通过本课程的学习，你会对离心泵的设计有更深入的认识！即便读者没有泵设计经验，没有软件操作基础，没有系统学习，我们层层递进，由浅入深，力争每一个读者通过学习本课程都能设计出优秀的水力！

1、内容大纲

CFturbo旋转机械（泵）设计教程15讲：获得水力设计、CFD参数化联合仿真和逆向设计工程能力

《CFturbo旋转机械（泵）设计教程15讲》以CFturbo软件作为载体，学习离心泵的水力设计专业知识，包括但不限于离心扭曲叶片、圆柱叶片、蜗壳、轴流泵等的水力设计，将理论与软件操作结合，对基础细小的知识点进行总结。在水力设计的基础上联合Pumplinx或者Ansys做水力的参数化设计，完成从设计到CFD仿真的闭环！

此外，泵小丫为所有订阅用户提供知识圈答疑服务和VIP用户交流群。并附赠课程相关资料等（平台支持自行开具电子发票）。

2、用户得到

（1）理清离心泵设计流程  

（2）理解并掌握离心泵设计参数，了解概念背后的深意  

（3）熟练掌握CFturbo界面各按钮、图表、选择等的含义、用法  

（4）理论+软件加持，助你CFturbo入门到精通的同时流体力学的知识也不断进步  

（5）掌握如何将理论知识融入软件设计中  

（6）即便软件是英文界面也难不到你  

（7）举一反三，学的是CFturbo设计流程，会的是利用各种途径（包括但不限于PCAD、手工绘图等）设计离心泵  

（8）根据流体力学知识掌握如何评判水力设计的好坏  

3、适合谁看

（1）离心泵工程师  

（2）涉及流体专业的学生  

（3）在厂工程师（英语困难户）  

（4）离心泵行业从业者  

（5）CFturbo研究及学习离心泵设计人员

4、推荐学习

以下是仿真秀《2023旋转机械设计仿真技术讲座》第六期报告，推荐工程师报名学习，扫码立即观看，支持回看。

旋转机械设计（六）：基于CFturbo离心泵水力设计原理及应用-仿真秀直播

 

（完）