ansys中的bladegen涡轮叶片设计
基于ANSYS和NUMECA的航空发动机涡轮风扇叶片结构仿真分析
基于ANSYS和NUMECA的航空发动机涡轮风扇叶片结构仿真分析林静;潘苏瑜【摘要】本文通过UG软件对NASA Rotor67风扇叶片进行建模,使用ANYSY对其进行离心静变形仿真分析,运用NUMECA对其进行气动力仿真分析,得出叶片在离心力和气动力作用下的变形情况.%Based on the UG software to NASA Rotor67 fan blade modeling, the ANYSY on it from Harbin deformation simulation analysis, using NUMECA to aerodynamic simulation analysis, draw a leaf under the action of centrifugal force and deformation of the situation.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】2页(P70-71)【关键词】涡轮风扇叶片;NASA;Rotor67;UG;NUMECA;仿真【作者】林静;潘苏瑜【作者单位】华侨大学机电及自动化学院,厦门 361021;华侨大学机电及自动化学院,厦门 361021【正文语种】中文涡扇发动机，尤其是高涵道比涡扇发动机的风扇叶片是发动机性能的重要衡量标准之一。
因为其产生的推力是涡扇发动机外涵道推力的全部来源。
风扇叶片是涡轮风扇发动机的重要零件。
NASA Rotor67是NASA Lewis研究中心设计的二级风扇中第一级轴流跨声速转子，是为数不多有详细公开发表测试数据的算例。
该风扇被广泛应用于气动计算。
本文选取跨声速风扇叶片NASA Rotor67叶片为算例，运用UG软件进行建模，利用ANSYS对其进行离心静变形仿真分析，利用NUMECA对其进行气动仿真分析。
为了缩短计算时间，提高效率，转子叶片绕旋转轴转动a=2π/N（N为叶片数）。
涡轮叶片气动设计软件BladeDesign
涡轮叶片气动设计软件BladeDesign李剑白;卿雄杰;周山;曾军【摘要】Turbine blade aerodynamic design software BladeDesign which integrates three key design parts： cascade geometry design, S1 flow surface calculation and blade stack greatly improves the designing efficiency of turbine components. The cascade profile design%涡轮叶片气动设计软件BladeDesign将涡轮气动设计中迭代最频繁的叶栅几何设计、s1流面计算、叶片积叠三个环节集成起来，极大地提高了涡轮部件设计的效率。
叶栅型线设计采用目前流行的Bezier曲线，叶栅造型方法充分考虑了工程实际。
集成的S1流面计算网格划分采用ANSYS ICEM CFD 11．0，分析采用ANSYS CFX 11．0。
软件提供了与ANSYS TurboGrid的接口，用于生成叶片排的全三维流场计算网格。
【期刊名称】《燃气涡轮试验与研究》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】6页(P11-15,6)【关键词】涡轮叶片;气动设计;参数化;贝赛尔曲线;CFD【作者】李剑白;卿雄杰;周山;曾军【作者单位】中国燃气涡轮研究院,四川成都610500;中国燃气涡轮研究院,四川成都610500;中国燃气涡轮研究院,四川成都610500;中国燃气涡轮研究院,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】V231.31 引言涡轮气动设计是一个较为复杂的系统工程，需要在一维设计、S2流面设计、叶栅几何设计、S1流面计算、叶片积叠、准三维计算、全三维计算之间进行反复迭代，因此，越来越依赖于先进的设计软件。
在这个过程中，迭代最频繁的是叶栅几何设计、S1流面计算、叶片积叠三个环节，涡轮叶片设计软件BladeDesign[1]将这三个环节整合，成为较为有效的涡轮叶片设计工具。
Ansys涡轮机械叶片设计软件：BladeModeler介绍
Ansys 涡轮机械叶片设计软件：BladeModeler 介绍
前身是BladeGen，ANSYS BladeModeler 强调了它在涡轮机械叶片设计领域的强大优势。
它能在短时间内设计出形状复杂的叶片，或对已有的叶片几何进行修改。
它内置各种工业常用的叶片模版，方便用户调用。
ANSYS BladeModeler 用户界面友好，整个过程自动化，叶片的三维视图，S1及S2流面图等多种视图完整而丰富。
ANSYS BladeModeler 还可以直接读入几何模型进行修改。
用户可以通过拖动流线上控制点等方式对叶片形状进行三维的方便修改，修改的结果立即直观地呈现在屏幕上。
ANSYS BladeModeler 生成的几何文件可以输出至流体和结构分析软件进行网格划分和数值计算。
特色功能
∙
将叶片设计专家丰富的设计分析经验融入友好的图形化界面 ∙
能直接创建新的叶片几何模型，也能对已有的模型进行修改 ∙
内置模版丰富，几乎可以设计所有的轴流,径流,混流式透平机械的静动叶片.前缘，尾缘,叶根叶尖间隙,大小叶片的处理都极为方便 ∙
各种叶片视图完整而丰富 ∙
压力面，吸力面的独立设计 ∙
子午流线的任意定义 ∙
前缘，尾缘的交互式改变 ∙
与CAD 软件及CFD 软件的良好接口实现了叶片设计,加工,分析一体化 ∙ 支持Workbench 集成
客户价值
∙
内置专家模版，对不同形状的叶片和通道都能快速生成 ∙
界面友好，过程简单流畅 ∙ 前后接口丰富稳定，用户不用放弃原来熟悉的工具
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基于ANSYSWorkbench增压器叶轮结构有限元分析
WLC- PNC@@SS/,/@-MHEV-Q G@HT/-DMG@@-D/-@D@-@CVM@PNC@TNA@C&#- MG/ITVT@C" XG@/PT@HH@CMGC@@2Q/P@-I/N-VHPNQ@H/I@IMVWH/IG@Q WE
ONH/QRNC.I) 9VI@Q N- MG@5jOjO RNC.W@-,G INSMAVC@QNC@I@VC,G NSMG@/PT@HH@CN- IMVM/,V-VHEI/IV-Q PNQVHV-VHEI/I&XGCNLDG IMVM/,V2
#叶轮有限元分析 $&$ 叶轮建立及网格划分 通过建模软件 ONH/QRNC.I建立叶轮三维实体模型)为避免 三维模型导入 5?OjO RNC.W@-,G 中网格划分失败"建叶轮实体 模型时对一些小特征' 如倒角"导圆( 进行简化处理)将模型保 存成 5?OjO RNC.W@-,G 可以识别的格式' IMT 格式( # 启动 5?OjOj RNC.W@-,G" 打 开 XNNH中 的 5-VHEI/IOEIM@P 中的 OMVM/,OMCL,MLCVH' 静力学分析模块( 模块中"导入三维实体 模型)添加材料库"添加 5HLP/-/LP5HHNE' 铝合金( )进行网格划 分"本次采用 X@MCVG@QCN-I法' 四面体法( 对叶轮进行网格划分" 网格尺寸选择 $PP"完成后用 5IT@,MdVM/N检查网格质量"结果 显示网 格 长 边 与 短 边 之 比 最 大 值 集 中 在 $&$1" 网 格 质 量 良好*(+ # 网格模型总共包含 $1J1(% 个节点"$%)13( 个单元# 网格 划分模型如图 $ 所示#
005_应用ANSYS WORKBENCH完成翼型叶片的设计及优化
应用ANSYS Workbench完成翼型叶片的设计及优化[李琼][华侨大学，361021][ 摘要] 本文介绍利用ANSYS Workben产品，对风扇叶片进行设计和效率优化，并分析其相比传统设计方法的优势。
该设计过程使用了该平台提供的Bladegen , Turbogrid, CFX, AnsysMechanical模块分别进行了叶片设计，网格划分，流体分析以及结构分析。
基于该平台的工具集成仿真环境，使得上述各个模块间的数据传递很容易实现；并且在任一数据被修改后，相应的模型和分析结果可以很方便地被更新，因而整个设计分析过程和传统方法相比极为简便，高效，并且能避免许多人为失误。
[ 关键词]叶片设计，空气动力学分析，流固耦合分析，效率优化Airfoil blade design with ANSYS Workbench[Qiong Li][Huaqiao University, 361021][ Abstract ] The process for airfoil blade design and efficiency optimization by using ANSYS Workbench is presented. Bladegen, Turbogrid, CFX and ANSYS mechanical are applied for blade shapedesign, meshing, aero dynamic analysis and structural analysis respectively. The designand optimization process is greatly simplified as well as the reliability is ensured with theadvantage of the workbench’s compatible simulation environment.[ Keyword ] aero dynamics, efficiency optimization, solid-fluid analysis1前言(背景介绍)为了降低使用成本，提高产品竞争力，风扇类产品的设计除了要使其满足特定工况，如流量，压升，强度等，还要通过优化使其效率最大化。
Ansys涡轮机械叶片设计软件：BladeModeler介绍
Ansys 涡轮机械叶片设计软件：BladeModeler 介绍
前身是BladeGen，ANSYS BladeModeler 强调了它在涡轮机械叶片设计领域的强大优势。
它能在短时间内设计出形状复杂的叶片，或对已有的叶片几何进行修改。
它内置各种工业常用的叶片模版，方便用户调用。
ANSYS BladeModeler 用户界面友好，整个过程自动化，叶片的三维视图，S1及S2流面图等多种视图完整而丰富。
ANSYS BladeModeler 还可以直接读入几何模型进行修改。
用户可以通过拖动流线上控制点等方式对叶片形状进行三维的方便修改，修改的结果立即直观地呈现在屏幕上。
ANSYS BladeModeler 生成的几何文件可以输出至流体和结构分析软件进行网格划分和数值计算。
特色功能
∙
将叶片设计专家丰富的设计分析经验融入友好的图形化界面 ∙
能直接创建新的叶片几何模型，也能对已有的模型进行修改 ∙
内置模版丰富，几乎可以设计所有的轴流,径流,混流式透平机械的静动叶片.前缘，尾缘,叶根叶尖间隙,大小叶片的处理都极为方便 ∙
各种叶片视图完整而丰富 ∙
压力面，吸力面的独立设计 ∙
子午流线的任意定义 ∙
前缘，尾缘的交互式改变 ∙
与CAD 软件及CFD 软件的良好接口实现了叶片设计,加工,分析一体化 ∙ 支持Workbench 集成
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内置专家模版，对不同形状的叶片和通道都能快速生成 ∙
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基于ANSYS的某型航空发动机涡轮叶片的振动特性分析
基于ANSYS的某型航空发动机涡轮叶片的振动特性分析本文旨在对一款航空发动机的涡轮叶片进行振动特性分析，通过ANSYS软件进行模拟计算，以期评估其振动强度和工作寿命，为发动机设计提供参考。
1. 背景介绍与分析涡轮叶片作为航空发动机中的核心部件之一，其振动特性直接影响发动机的性能和寿命。
因此，在发动机设计中，对涡轮叶片的振动强度和稳定性进行分析和研究是至关重要的。
在本次分析中，我们将以某型航空发动机的涡轮叶片为例，通过ANSYS软件对其进行振动特性分析。
涡轮叶片的几何形状如图所示。
(图片)2. 建模与网格划分首先，在ANSYS中建立三维模型，采用SolidWorks导入到ANSYS平台。
接着，进行网格划分，采用四面体单元网格划分，设置裂纹控制等参数，进行网格剖分。
3. 材料选择与约束条件设置在建立模型和进行网格划分后，需要对涡轮叶片的材料进行选择，同时设定约束条件。
本次研究中，涡轮叶片的材料选用了镍基合金，其密度为8.28g/cm³，杨氏模量为210GPa，泊松比为0.3。
约束条件包括固定壳体支撑，在振动载荷下叶片不能有位移，不允许旋转。
4. 振动分析在进行建模、网格划分及设置约束条件之后，进入振动分析步骤。
本次分析采用动态分析法，采用隐式求解器求解其模态分析结果。
模态分析结果中包括杆件自然频率、振型形态和统计指标。
5. 计算结果与分析经过模拟计算，得出该涡轮叶片的前三阶固有频率为：335Hz、596Hz、916Hz。
下面就这些结果进行分析：1）自然频率随着振型的变化而变化。
而当达到某一频率时，就会发生共振现象，应引起足够的注意。
2）从涡轮叶片自然频率分析结果来看，其频率较高，工作在这样高的频率下容易导致疲劳断裂，从而出现永久性损坏，缩短了涡轮叶片的工作寿命，亦增加对机体的冲击力。
3) 在涡轮叶片的一些易损部位，比如根部区域，容易发生应力集中，导致应力低于叶片的材料极限从而使叶片疲劳失效。
旋转机械分析系统ANSYS TURBOSYSTEM
旋转机械分析系统ANSYS TURBOSYSTEM 在旋转机械领域，ANSYS向用户提供了从1D设计到3D CFD分析及性能优化的一体化解决方案Turbo System。
Turbo System主要的旋转机械设计分析工具有ANSYS BladeModeler、ANSYS TurboGrid和ANSYS Vista TF等。
这些工具可完全集成在ANSYS Workbench平台。
ANSYS在该平台上还集成了所有的设计与分析功能，包括流道几何设计、准三维的通流分析、几何创建、网格划分、三维CFD分析、结构分析、热分析、模态分析、转子动力学分析、参数化优化工具和后处理。
这些功能都集成在一个平台上，具有易用、分析高度可靠的特点。
而且在产品的开发过程中可以减少开发时间、增加工作效率。
图1 集成的旋转机械分析体系1ANSYS BladeModeler1.1所有类型旋转机械的高效叶片设计工具ANSYS BladeModeler软件是一个专业的、易用的旋转机械叶片的快速三维设计工具，可以对所有类型的旋转进行高效的叶片设计。
在用户优化的图形界面中，集成了ANSYS公司广泛的旋转机械专业经验，能对各类型的旋转机械如水泵、压缩机、风扇、鼓风机、涡轮、扩压器、涡轮增压器、诱导轮等进行流道的气动/水动设计。
1.2方便的模型导入功能ANSYS BladeModeler可方便地导入已有模型，为将来的模型细节设计、模拟及快速修改做好几何上的准备进。
图3 方便的模型导入功能1.3优秀的设计功能采用模板设计的方法ANSYS BladeModeler内置了六个模板设计工具，包括Radial Impeller、Simp le Axial、Radial Diffuser、Axial、Radial Deswirl Vane、Radial Turbine。
所有类型的旋转机械叶片设计都可以从中找到合适的设计模板。
图4 六种旋转机械设计模板采用Vista 1D设计的方法ANSYS BladeModeler的Vista 1D方法来自于老牌的工程咨询公司，英国PC A工程公司。
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首先在Workbench中选择Bladegen模块
勾选创建轮毂和创建所有叶片选项
选择径向叶轮标签，并输入Z值和R值（横轴为Z向，纵向为R）。
选择厚度/角度模式
输入叶片包角140度，厚度值及叶片个数为7
进入设计总窗口
The most critical operation in the meridional view is to define the shape
of the hub and shroud curve. The endpoints for these curves were
specified when Initial Design Parameters were entered in the Initial
Meridional configuration dialog.
The hub and shroud profile for this case are well defined automatically.
In this case, there is no need for any additional modificati**.
意思是轮毂和轮缘（套罩）形状的定义在子午面上很关键，我们在
前面初始化子午面结构参数已定义了这些曲线的终点。
它们的其它轮廓由系统自动生成，不需要修改。
用户可以通过改变坐标值及曲线特性进行修改。
双击各点修改坐标值来定义进口和出口截面
1. Double click the shroud inlet point at the top left of the meridional view.
2. The Point Location Dialog will open. The Horizontal value is the Axial location (Z co-ordinate) and the Vertical value represents the Radius.
3. Enter -10 and 110 for the horizontal and vertical values. Click OK.
4. Double click the hub inlet point (bottom left corner) and enter -10 and 25 for the horizontal and vertical values. Click OK.
5. Double click the hub outlet point (top right corner) and enter 91 and 250 for the horizontal and vertical values. Click OK.
6. Double click the shroud outlet point (top left corner) and enter 63 and 250 for the horizontal and vertical values. Click OK.
查看叶片角度视图，默认激活层为hub layer，如图红点所示注意到纵坐标变化范围为140，即先前设置叶片包角值
在角度视图右键选择调整叶片角度
前缘
尾缘
Theta曲线自动转成带有六个控制点的Bezier segment
同理进入shroud layer，修改角度
定义叶片厚度轮廓，切换到hub layer
定义三个点，并输入各厚度
zoom to fit 调整视图显示
通过五个点来调整抛物厚度曲线，再八个点来调整
激活shroud layer，会发现厚度和hub layer是一样的选择叶片属性定义椭圆角
生成模型，大功告成！！。