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旋转机械建模|01概述

1年前浏览3607

介绍:旋转机械模型的概述。

旋转机械内的流动现象在自然界、工程应用中是非常常见的现象。例如压缩机、涡轮机风扇、泵的旋转腔、密封件、轴承、混合设备流体耦合装置、扭矩转换器空气发动机船用和飞机螺旋桨等等。

计算流体动力学(CFD)现在在这些系统的设计和分析中起着核心作用。

系列文章的目的      
     

本系列文章主要介绍两方面:

  • 旋转机械的建模方法:
    • 单个旋转零部件分析;
    • 多部件分析(旋转和固定部件的组合);
    • 瞬态方法
  • 介绍了对旋转机械问题建模的工作流程
    • 研究问题的定义;
    • 模型设置;
    • 求解过程;
    • 后处理(含CFDPost中的特殊叶轮机械模式)    
旋转机械的类型      
     
  • 涡轮机
  • 压缩机、风扇、泵-主动做功实现流体中的压力或速度上升;
  • 涡轮机,风车-被动做功来产生动力或驱动其他机器。
  • 搅拌设备
    • 用于化学加工的流体(可能是固体)材料的机器;
    • 示例:工业混合罐。
  • 其他设备:
    • 燃气轮机中的盘腔和迷宫式密封;
    • 电动机和发电机。
涡轮机械分类      
     
  • 轴向机械

通过机械的气流与旋转轴对准,例如:螺旋桨、轴向风扇/压缩机/汽轮机

  • 离心机械

通过机械的气流(一般地)垂直于旋转轴,例如:液体泵、离心风机/压缩机、径向水轮机

  • 混合流动机械

通过机器的流动介于轴向和离心力之间,例如:混合流量压缩机、油井泵、水推进系统

涡流机械的系统组成      
     
  • 旋转机器通常由多个部件组成,以促进系统中的流动过程
  • 示例:多级压缩机:
    • 转子叶片通道之后是一个定子叶片通道;
    • 转子增加了气流中的涡流(将能量传递到流体中);
    • 定子以最佳的流角引导气流流入转子。下游定子将流量转回子午向,使流量减速,从而增加流量的静压力;
    • 全压缩机将包括几个阶段,以达到一个理想的压力上升→多级压缩机
  • 示例:液体泵
    • 进口导管-引导流向叶轮的部件;
    • 叶轮-增加了流体的压力;
    • 涡形-收集和扩散流量。
各种建模方法      
     
  • 单运动参考系分析(稳态)
    • 在单个移动参考系中的整个域;
    • 静态解。
  • 多运动参考系分析(稳态)
    • 需要多个部件(例如,额外的叶片行、容积、挡板、支柱等);
    • 冻结转子模型,混合平面模型。
  • 多运动参考系分析(非定常)    

小结

  • 各种类型旋转机械
    • 涡轮机械,混合,等;
    • 轴向、离心、混合。
  • 各种类型建模方法
    • 单运动参考系分析(稳态);
    • 多运动参考系分析(稳态);
    • 多运动参考系分析(非稳态)。
来源:BB学长
化学旋转机械叶轮机械电机材料
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-06-24
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BB学长
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