叶轮动模三维造型设计1
基于ANSYS的压气机叶轮振动特性有限元仿真分析
算 时要求 ：１压气机 叶轮结构形状复杂 ， （） 建模时应以不影 响其结
测试 。 但实验往往存在周期长 、 费用高等局限性 ， 使其很难成为综
合性 、 多方案研究的应用手段圈 。所 以 ， 采用有 限元法对压气机叶
轮或类似结构进行模态分析成为 当前最重要 的手段之一 。 但是 目
长 ｈ为 ３ ｍｍ、ｒ 、ｍｍ、． ｎ 和 ｌ ｍ 对 其 进 行 有 限 元 网格 划 ２ｍ ｌ ａ １ Ｂｉ ５ ｍ
的建立
分， 限元模型的节点数和单元数 ， 有 如表 １ 所示 。
表 １不 同单 元 尺寸 对 应 单 元数 、 点 数及 二 阶固 有频 率 节
从表 ２中的数据可以分析得到 ， 转速的存在 ， 增加 了相应 的 频率。对于同一 阶频率而言 ， 转速越高 ， 相应 的频率越高 ； 在同一 转速时 ， 离心力对高阶频率的影响较低 阶频率的影响更大 。 表 ３ １ Ｏ ０ ｒ ｎ时（ １ ０ ０／ ｍｉ Ｏ一３ 节径对应频率 （ ｚ ） Ｈ ）
和 不 同节径 时的频 率 ， 并根 据计 算 结果绘 制 了 Ｃ ｍ ｂｌ图 ， 出 了与 压 气机 叶轮 固有频 率 产生共 振 的 ａ ｐｅ ｌ 找
转速 ， 为压 气机 叶轮 的优化 设 计提供 了依 据 ， 同时说 明采 用子 结构 分析 的 方 法可 以较 精确 地 获得 整 体 模 型的低 阶 固有频 率解 。 关键 词 ： 压气 机叶轮 ； 振动特 性 ， Ｉ 模态 分析 ； 子结构
和节点位移 向量 ，在此对应 的为叶轮的质量矩阵 、刚度矩 阵、 节点加速度 向量和节点位移 向量。 假定叶轮各个部位 的振动为频率 、 相位均相同的简谐运 动 ，
某离心叶轮叶片改型设计研究
10.16638/ki.1671-7988.2021.05.019某离心叶轮叶片改型设计研究*覃玄，朱涛（湖北汽车工业学院汽车工程学院，湖北十堰442002）摘要：该文以某高压比离心叶轮为研究对象，以改善叶轮流动特性和提升叶轮的气动性能为目标对其叶片进行改型设计。
文章基于ANSYS BladeGen，采用四阶Bezier曲线对叶轮叶顶弧线以及叶根弧线进行参数改变，通过流场数值模拟分析得到最终设计叶型。
数值模拟结果表明，新设计叶型离心叶轮相较于原叶轮压比提高了0.87%，效率提升了5.69%，达到了本次改型设计的目标。
关键词：离心叶轮；Bezier曲线；叶型设计中图分类号：U462 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)05-66-04Research on the Blade Modification Design of a Centrifugal Impeller*Qin Xuan, Zhu Tao( Hubei University of Automotive Engineering Department of Automotive Engineering, Hubei Shiyan 442002 )Abstract: This article is aimed to improve the flow characteristics and aerodynamic performance of a centrifugal impeller. Based on ANSYS BladeGen, by using four order Bezier curve the parameters of tip arc and the hub arc were changed, then the final blade was obtained through the numerical calculation of the flow field. The results show that, the newly designed centrifugal impeller has a 0.87% increase on the pressure ratio and a 5.69% increase on the efficiency, which also has achieved the goal of this article.Keywords: Centrifugal impeller; Bezier curve; Blade designCLC NO.: U462 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)05-66-04引言压气机是废气涡轮增压器的重要组成部分，本文研究的离心叶轮则为压气机的核心部件[1]。
CFturbo叶轮设计教程
. ∆
Q-流量
∆ − 压差
P-轴功率
二、轴流泵优化
5.结果——敏感性分析/初始模型最佳预测MOP
响应面：
∆ = (S1,∆z)
二、轴流泵优化
5.结果——敏感性分析/平行坐标绘图
参数
目标
约束
二、轴流泵优化
5.结果——优化
算法
采样数
分析时间
分析时间/样本数
效率
进化算法（EA）
43
优化后
三、跨声速离心压气机优化
7、优化设计前后对比
优化前
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优化后
三、跨声速离心压气机优化
7、优化设计前后对比
优化前
45
优化后
小结
Cfturbo与CFD软件如PumpLinx具有无缝集成接口，可快速实现设计
仿真的一体化设计与分析；
大多数优化软件均可集成CFturbo和相关联的CFD分析软件如
目录
1. 优化设计系统技术方案简介
2. 支撑软件介绍
3. 设计优化案例分享
4. 小结
2
优化设计系统技术方案简介
网格生成
ICEM-CFD, TurboGrid,
Pointwise, Gambit, …
参数化设计
CFturbo®
CFD/FEM 仿真
PumpLinx, ANSYS-CFX,
Star CCM+, CFdesign, …
• 总压比：Π= 4
• 转速：n = 90000 min-1
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三、跨声速离心压气机优化
1、用CFturbo®进行初始设计
导出模型进行CFD仿真计算
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三、跨声速离心压气机优化
一种三元叶轮叶片成型工装的设计
一种三元叶轮叶片成型工装的设计三件焊三元叶轮在制造过程中，叶片的下料、成型及叶轮三个零件拼装焊接是主要的工序，在这些工序中都需要利用工装才能完成工艺目标。
文章介绍了在叶轮制造工艺过程中必须用到的三类工装的设计要点与结构特点。
标签：三元直素线；叶片展开；叶片压型；拼装1 叶轮结构压缩机上应用的一种三元叶轮，其轮盖、叶片、轮盘为三件焊结构，叶片型面为三元直素线数据，其结构示意图如图1所示。
此三件焊三元叶轮的结构特点是：（1）叶片形状狭长、型面扭曲不均匀，在进口端XY平面和ZY平面的双向投影都扭曲较大、叶片弯曲成约90°的镰刀状，而在叶片的出口端则是平整、无扭曲的。
（2）相对说叶片较厚，叶片出口高只有12.5mm，叶片厚度为8mm。
（3）叶轮轮盖为半覆盖式结构，其進口端为矮于叶片的半开放式结构，且对进口处叶片的外径尺寸精度要求较高，为Φ266h7。
因此，在制造工艺上，叶片在下料、成型、直至与轮盖焊接时，在叶片的轮盖侧和轮盘侧都是有余量的。
2 叶片成型工装要完成三件焊三元叶轮的整体焊接加工成形[1]，主要需要三种工装：叶片展开样板、叶片压型模、叶片拼装模。
每类工装都有各自的设计要点。
（1）叶片展开样板，是叶片下料的依据，是将叶片型面的三维数据展平成平面数据得来的叶片边界数据、再考虑叶片的工艺余量而设计绘制的样板工装。
叶片平面下料的准确性直接影响叶片的成形效果，甚至影响最终转子的性能要求，叶片展开样板就是叶片平面下料的依据，所以叶片展开样板的计算精准度至关重要。
由于叶片形状狭长，且扭曲不均匀，扭曲成了约90°好象三维镰刀状，这种三元曲面对叶片的平面展开计算的精准度影响较大。
按工艺要求，叶片在轮盘侧、轮盖侧、出口侧的全部长度或部分长度上要求有加工余量，叶片展开数据计算时，首先确定以叶片无加工余量的进口侧作为展开计算的基准，根据叶片三维型面素线顺序依次向出口端计算展开数据；其次以叶片与轮盖的焊接长度内，无余量处作为叶片与轮盖的拼装焊接基准，计算叶片与轮盖焊接的坡口数据。
中望CAD如何实现叶轮的快速实体建模
中望CAD如何实现叶轮的快速实体建模叶轮是发动机的关键零件，由于闭式叶轮为轮盖与叶片一起整体成型，其设计与制造的要求相当高，其几何结构复杂，CAD设计开发周期长，对实际工作带来较大的难度。
如何能缩短闭式叶轮的设计周期?不少设计工程师纷纷要求小编提供此问题的解决方案，下文小编就用国内知名CAD/CAM软件中望3D为例，讲解如何进行封闭叶轮三维CAD实体的快速建模，缩短设计周期。
中望CAD如何实现叶轮的快速实体建模封闭叶轮渲染图叶轮的精密几何实体造型是叶轮加工的必要前提，随着对发动机性能要求的提高，转子的形状更趋复杂，研究整体三维CAD造型越来越重要，进行快速建模主要分3个实体的创建：叶轮上盖创建、叶轮基体的创建、叶片基体的创建，对比其它软件，中望3D独有的混合建模能更加自由灵活地满足了曲线、曲面建模的需要，操作更加流畅。
1.叶轮上盖创建首先用中望3D的草图绘制叶轮外形截面，用旋转功能以X轴作为旋转轴产生造型基体。
2.叶轮基体的创建用草图绘制叶轮外形截面，用旋转功能以X轴作为旋转轴产生造型基体。
3.叶片基体的创建a.用中望3D创建一基准平面。
用相交曲线命令以基准平面和上盖内圆柱面创建一相交曲线。
b.用点在曲线上命令用上步做的曲线创建8个点。
c.用同样的方法创建叶轮基体的的8个等分点。
d.根据创建的点做出构建曲面的曲线。
根据创建的曲线使用放样命令做出构建曲面的曲线。
e.根据创建的曲面使用抽壳命令创建叶片实体。
f.根据创建叶片使用阵列命令阵列叶片。
g.把所有特征使用求和命令做加运算。
至此，经过几个实体部分的创建绘制，封闭叶片完工，如下图。
中望3D三维实体建模封闭叶片通过以上演示可以得知，用中望3D的混合建模功能可以快速满足设计过程中的曲线、曲面建模需求，针对叶轮零件的结构特点进行的三维CAD实体建模，有利于更形象的对所设计的工件直观观察，大大减少了实际生产加工中的浪费，缩减了设计周期，降低了生产成本。
值得注意的是，中望3D 2013增加了直接输出到“3D打印机”(Print3D)的功能，让用户方便快捷地与3D打印机交互，自动输出快速打印大大节省了企业的制作成本。
叶轮机械设计
四、 CFD分析
4后处理分析
四、 CFD分析
后处理分析
五、喘振探讨
1.喘振 2.喘振的成因 3.预防的措施
五、喘振探讨
喘振的成因
五、喘振探讨
预防的措施
(1)在轴流式压气机的第一级或前几级，装设可转动的导 叶。
(2)在压气机通流部分的某一个或若干个截面上，安装防 喘放气阀。
2.感谢毕业设计小组的其他同学，在毕业设计过程中大家相互鼓 励、相互帮助，同舟共济，共同解决了许多问题。
3.最后衷心的感谢在我大学四年中所有传授给我知识的老师们， 是他们给了我充足的营养，让我能够茁壮的成长。今后我一定会 更加努力的学习和工作，以优异的成绩来回报恩师，为母校争光！
2.通流部分各级平均直径的确定
二、气动计算
各级气动参数的选择 和平均直径的校核流 程图
二、气动计算
叶型的计算
1.截面叶型参数的计算 2.流型的选择 3.叶片的叠加
二、气动计算
1.截面叶型参数 的计算
二、气动计算
第一级流型的对比
二、气动计算
叶片的叠加
叠加的方式有两种：重心叠加和前缘叠加
一、摘要
1 压气机是燃气轮机的三大部件之一。 2设计过程复杂，要反复的迭代计算。
二、气动计算
1.首末级通流尺寸的计算以及级数确定 2.通流部分各级平均直径的确定 3.各级气动参数的选择和平均直径的校核 4.叶型的计算
二、气动计算
1.首末级通流尺寸的 计算以及级数确定流 程图
二、气动计算
四、 CFD分析
1.实体建模
四、 CFD分析
1实体建模
动叶模型
静叶模型
四、 CFD分析
整体装配模型
四、 CFD分析
三元流叶轮
三元流技术我公司依托专业技术团队对需进行节能改造的水泵用三元流理论进行定制设计。
对于高效节能水泵的设计，从考虑水力损失最小、效率最高和汽蚀性能最好着手，用三元流理论与CFD流体力学计算和优化相结合的方法，寻找不同的流动和几何参数的最优组合，从设计上保证产品的高效性能。
三元流叶轮设计技术水泵由电机等原动机带动叶轮旋转，将原动机的机械能转变为被输送流体的动能和压力能。
在与叶轮同步旋转的空间坐标系（R、φ、Z）中，任何空间一点均可由此坐标系确定。
任何一点的流速W可表示为该点坐标的函数W=f（R，φ，Z），这就是三元流的基本概念。
计算图（1）流道中任何空间一点的流速W，这就是三元流动解法。
通过三元流动计算，可以得到水泵任意点的流速。
三元流设计技术是根据“三元流动理论”将叶轮内部的三元立体空间无限地分割，通过对叶轮流道内各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流体流动的数学模型，进行网格划分和流场计算。
运用三元流设计方法优化叶片的进出安放角、叶片数、扭曲叶片各截面形状等要素，其结构可适应流体的真实流态，从而避免叶片工作面的流动分离，减少流动损失，并能控制内部全部流体质点的速度分布，获得水泵内部的最佳流动状态，保证流体输送的效率达到最佳。
三元流叶轮制造工艺对于中小型三元流叶轮，采用金属模精密铸造，保证叶轮的精度和表面质量。
大型三元流叶轮，叶片毛坯采用铸造或锻造，叶片和叶轮的前后盖板均采用数控加工，叶轮部件采用拼焊工艺。
依据三元流动理论设计出来的叶轮配以先进的三元流叶轮制造工艺，使叶轮的叶片型线完全达到设计要求，最大限度地降低了泵内的损失、冲击和噪音，泵的效率和运行可靠性得以显著提高。
三元流叶轮特点●子午流道三元流叶片宽，轮毂减少，通流能力增大，提高了水力效率；●子午流道三元流叶轮直径减少，而出口宽度增大，提高了水力效率；●三元流叶轮槽道更宽，叶轮槽道水流速减小，因此可以避免汽蚀或减缓汽蚀现象发生。
●三元流叶片扭曲度较一元流大很多●三元流叶片进口边向来流进口伸展，减少了进口损失，提高了汽蚀性能●对中、高比转速的三元流双吸叶轮，采用相邻叶片相互交错的结构，大大降低了水流脉冲，使水流更加平稳，效率更高，汽蚀余量更低●三元流叶轮减少了进口冲击和出口尾迹脱流等损失，使泵效率真正得以提高。
基于SolidWorks的风力机叶片三维建模及模拟分析
基于SolidWorks的风力机叶片三维建模及模拟分析张仁亮;张俊彦;孙勤【摘要】The wind turbine blades are important components of wind turbine generator system, the analysis and study of which is vital important. The following paper obtains the optimized geometric parameters through using air dynamics calculation method of Glauert vortex theory. With a powerful 3-D modeling capability of SolidWorks software, the three-dimensional shaping of the airfoil blades is realized fast and accurately. Through the flow simulation modules in SolidWorks software simulate the different airfoil blades, and then analyze and compare their results.%风机叶片是风力发电机组的重要组成部分,对其进行研究分析是十分重要的.利用Glauert 漩涡理论的气动力学计算方法,获取叶片最优化几何参数.通过SolidWorks软件强大的三维建模功能,快速、准确的实现不同翼型叶片的三维造型；并通过SolidWorks软件中的Flow Simulation模块,对不同翼型的叶片进行模拟并分析比较其结果.【期刊名称】《湘潭大学自然科学学报》【年(卷),期】2012(034)003【总页数】5页(P38-42)【关键词】翼型;弦长;安装角;流动模拟分析【作者】张仁亮;张俊彦;孙勤【作者单位】湘潭大学土木工程与力学学院,湖南湘潭 411105;湘潭大学土木工程与力学学院,湖南湘潭 411105;湘潭大学土木工程与力学学院,湖南湘潭 411105【正文语种】中文【中图分类】TP391.9;TP31当今，随着社会经济的发展和人民生活水平的日益提升，对于能源的消耗也在与日俱增.导致石油、煤等不可再生资源随之急剧减少和环境污染的日益加剧；利用可再生资源，改善能源结构，减少环境污染，已经成为全球能源工业关注的一个热点问题.风能是一种绿色、无污染的可再生能源，且风能的储量十分丰富，取之不尽，用之不竭.目前，世界各国正加快对风力发电机组的研究步伐，同时不断推出新的技术设备[1].风机叶片是风力发电机组的核心部件之一，叶片的材料、翼型的设计以及叶片的结构形式直接影响风力发电装置的性能和效率[2].风机发电机叶片气动设计理论是在机翼气动理论基础上发展而来的.经典的叶片设计理论有贝茨理论、简化风轮理论、动量理论、Wilson气动设计理论和Glauert环动量理论等[3].在我国，风机翼型的研究一直停留在普通航空翼型阶段，对于新型翼型的研究很少.由于风力机专用新型翼型几何参数和气动性能参数的缺乏[4]，直接抑制了我国大型风力发电机气动设计的发展.风机叶片快速实现三维模型并对其在空气中进行模拟仿真，对叶片翼型的几何参数和气动特性参数的研究具有重要的现实意义.本文利用SolidWorks 软件对叶片快速实现三维造型，并利用Flow Simulation模块直接进行模拟分析.1 叶片几何参数设计1.1 翼型的选取及气动参数翼型数据及其气动性可参考UIUC（伊利诺伊大学）风机坐标数据库、Profili软件以及中国气动力研究与发展中心的文献等.根据不同的设计需要选取翼型.一般现在高速风轮都采用流线型叶片，其翼型通常从 NACA和 Gottingen系列中选取（NACA4412，4415，23012，23018，Gottingen623，624等）[5].这些翼型的特点是阻力小，空气动力效率高.本文选取翼型naca0015、naca4412和naca-66.气动参数包括升力系数、阻力系数、力矩系数、翼型的焦点和攻角等.根据本文的需要，只考虑翼型的升力系数Cl和攻角α，根据薄翼型理论[7]翼型相对厚度较小时，升力线系数与翼型无关，升力线斜率为由（1）式可得：1.2 叶片长度、叶片数和尖速比的确定叶片长度d计算的相关参数有：风机有效功率N，风力机功率换算系数K，空气高度密度系数C1，空气湿度密度系数C2，风力发电机初估全效率μ，风速v.一般低速风轮尖速比取小值；高速风轮取大值.而风力机的叶片数目b与风力机的用途相关，并与尖速比有一定的匹配[6].1.3 最大弦长和安装角叶片旋转半径ri位置的尖速比：式中：λ0为叶片尖端的尖速比；R为叶片的旋转半径（m）.叶片旋转半径ri的剖面翼型弦长Li：式中：Q为叶片的形状参数.由葛劳渥漩涡理论可得出：由（4）、（5）、（6）、（7）、（8）、（9）、（10）式可求出：利用Mathematics数学软件快速计算出｛Lmax，｛ri，0，R｝｝.以及所需要素面的旋转半径ri和弦长Li.安装角的计算：2 SolidWorks三维造型本文以4kW风力发电机为例，利用SolidWorks软件快速实现叶片的三维造型.已知参数有：α＝10°、K ＝0.612 7、C1 ＝0.756、C2 ＝1.000、μ＝40%、v＝6m/s、λ0 ＝6，b＝3，由此我们可以推算出我们所需要的叶片几何参数.Cl＝2πsin10°≈1.1；d≈5.6m；Lmax＝0.986 7m以及当Li取最大值时ri＝0.7m 和安装角β1＝25°；r＝5.6m时，L＝0.258 2m，β2＝ -2.69°以及当r＝0.1m时叶素面弦长和安装角（根据计算公式，当r＝0m时，弦长也为零；所以我们取r 接近零的值去取代）.由于从Profili软件导出的翼型DXF文件，其翼型弦长为L0；而实际叶素面的弦长为L.所以在三维造型前，首先要得到相应的缩放比例因子ψ＝L/L0.2.1 基准面的创建以前视基准面为参考，创建两个平行的基准面且偏移前视基准面距离分别为r＝700mm，r＝5 600mm.2.2 DXF文件的导入从Profili软件导出翼型naca0015、naca4412和naca-66的DXF文件.通过SolidWorks输入DXF/DWG文件功能，插入到新建的第一基准面上，并定义翼型的焦点（在翼型弦长距离前缘的1/4处）[7]为草图的原点，绕原点的旋转角度为β＝25°.然后利用移动实体中的缩放实体功能，以原点为缩放点，比例因子为ψ＝Lmax/L0＝11.6.点击退出草图完成DXF文件的导入.同样的方法在前视基准面和第二基准面上导入DXF文件.2.3 三维模型的实现通过SolidWorks特征中的放样功能指令，先以草图1和草图2为轮廓进行放样；再以草图2和草图3为轮廓进行放样，即可实现叶片的三维模型造型.3 Flow SimulationSolidWorks Flow Simulation是一款使用方便的仿真软件，它可以实现全三维的流动和热分析，它可以做的仿真包括：多组分气体、可压缩和不可压缩流体、内部和外部流动、非牛顿流体以及优化-参数分析等.Flow Simulation一般的求解步骤包括：模型的处理、设置向导、工程材料的定义、边界条件的定义、工程目标的定义和求解导出结果.（1）叶轮的装配体模型在新建好的叶片模型中加上叶柄和转轴装配成为叶轮模型，从而简单的模拟真实叶片在塔架上的状态.叶轮模型如图3所示.（2）模拟分析风力机叶轮是在气流的作用下运转的，在复杂的气流环境下，对叶片旋转叶轮模拟仿真，研究气流对叶轮作用；对叶片的优化设计及气动特性研究是十分重要的. Flow Simulation分析步骤如下：（1）直接点击SolidWorks软件里的Flow Simulation模块，打开装配体叶轮.（2）创建b项目.在设置向导中，选择系统单位（SI），定义分析类型（External），流体类型（air）以及仿真结果精度的设置.（3）边界条件.（4）定义工程目标.X轴方向的扭矩（X-Component of Torque）、叶片表面静压（Av Static Pressure）、速度矢量以及叶轮各面的特征参数等.（5）运行网格划分及求解.根据仿真结果精度的设置，选着不同的方式.（6）载入结果及导出结果图表.（3）结果分析由图4可以看出，在相同的条件下（v＝10m/s），naca0015型和naca-66型风轮叶片上表面（风向面）的静压分布基本一致，中间静压大，前后缘逐渐减少；而naca4412型叶片上表面静压基本保持不变.而且naca-66型叶片上表面静压大于naca0015型和naca4412型.由动量定理可知，气流经过风轮动量变化是完全由气流流过叶轮的压力差引起的，是推动风轮旋转的动力；表面静压差越大，表明风能的利用越高；是衡量叶片性能的重要参数.所以，从图4可以得出，对于功率为4kW的风力发电机叶片，在相同的工况下，naca-66型叶轮比其他两种翼型能够更好的利用风能.表1～表3中可以得到三种翼型风轮在气流速度为10m/s的情况下，气流对叶轮X、Y、Z轴的扭矩，剪应力，静压，动压等.通过对这些数据的比较分析发现：在三种风轮中，naca-66型叶轮轴向扭矩（X轴）最大，而其他参数三种叶轮基本相差不多.轴向扭矩致使叶轮旋转，扭矩越大表明叶片捕获风能的能力越强.表1 naca0015叶轮受力分析Tab.1 Force analysis of thenaca0015impeller014 425 2 Y 轴方向扭矩N·m 5.839 187 995 -0.399 477735-7.318 313 02 8.336 062 937 Z轴方向扭矩N·m 24.618 160 785 22.273 497 16 17.023 961 87 29.266 935 61剪应力 N 0.861 756 358 3 0.862 123 822 0.852 614 172 0.874 011 526静压 Pa 101 325.003 99 101 325.003 5101 325.002 9 101 325.004 1动压 Pa 60.086 248 866 60.086 650 37 60.085 862 52 60.目标名称单位收敛值平均值最小值最大值X 轴方向扭矩N·m 590.880 310 08 590.729 203 1 588.953 842 9 593.087 458 32表2 naca4412叶轮受力分析Tab.2 Force analysis of thenaca4412impeller693 108 6 Y 轴方向扭矩N·m-9.416 289 051 3-9.216 818 484-12.958 713 0 -6.437 833 60 Z轴方向扭矩N·m-2.923 179 202 5-2.952 883 961-4.950 942 64 -1.068 540 35剪应力 N 0.766 939 505 1 0.768 578 540 0.764 981 980 0.772 467 670静压 Pa 101 325.003 6 101 325.003 6 101 325.003 3 101 325.004 0动压 Pa 60.119 554 489 60.119 421 901 60.118 942 49 60目标名称单位收敛值平均值最小值最大值X 轴方向扭矩N·m 327.887 922 56 328.562 253 1 327.216 444 8 329..119 849 96表3 naca-66叶轮受力分析Tab.3 Force Analysis of the naca-66impeller.603 032 1 Y 轴方向扭矩N·m -11.492 908 86-8.730 665 980-15.547 040 0 -2.414 963 77 Z轴方向扭矩N·m 8.958 784 936 4 9.226 777 134 7.615 698 802 11.692 274 53剪应力 N 0.868 137 402 1 0.869 006 055 0.860 599 953 0.880 391 186静压 Pa 101 325.003 04 101 325.002 7 101 325.002 3 101 325.003 0动压 Pa 60.103 513 274 60.103 768 79 60.103 343 16 60.目标名称单位收敛值平均值最小值最大值X 轴方向扭矩N·m 622.333 459 82 622.966 111 78 621.104 548 1 624 104 250 154 结语（1）本文利用SolidWorks软件的DXF/DWG输入功能，从Profili翼型软件中直接导入翼型图形，然后通过放样实现三维建模.这种方法不但能真实地反应叶片的形状，而且减少了翼型截面的数量，缩短了建模时间，是一种快速、简便而且准确的叶片三维模型生成方法.为叶片的气动特性分析打下了基础.（2）通过SolidWorks Flow Simulation插件对不同翼型的风机叶轮在空气中进行流动模拟，比较分析叶轮的各种参数，选取最佳性能的翼型叶片.这种方法对风机叶片的设计和翼型的选择具有重要的实用价值.参考文献[1]全球风能协会（GWEC）.全球风能报告[R].比利时：全球风能协会，2010.[2]施鹏飞，译.风力机的理论与设计[M].北京：机械工业出版社，1987.[3]苏绍禹.风力发电机设计与运行维护[M].北京：中国电力出版社，2002：192-203.[4]赵明安，李占龙.大型风力机叶片技术现状及发展趋势的研究[J].现代物业，2011（10）：19-20.[5]孙晓晶，陆启迪，黄典贵.升力型垂直轴风力机翼型的选择[J].工程热物理学报，2012，33（3）：408-410.[6]季采云，朱龙彪，朱志松.3MW海上风力机叶片的三维建模及模态分析[J].机械设计与制造，2011，6：192-194.[7]钱翼稷.空气动力学[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.。
风力机叶轮设计.
5位数翼型族 美国NACA 6位数翼型族 德国DVL 1、7、8族等 各种修改翼型
英国RAF
命名规则：NACA XYZZ X-----------相对弯度 Y------------最大弯度位置 ZZ----------相对厚度
苏联ЦΑΓИ
叶片优化设计方法 Matlab参与计算 右侧图片的设计过程是按照Glauert 理论设计模型，Willson设计模型设计
风力发电机叶片设计
叶片形状设计 理论基础 现有翼型及其特点 辅助优化设计方法 制造材料和工艺 现有各种制造材料及其特性的介绍 制造工艺介绍
叶片和翼型的几何形状与空气动力特性
翼型的参数
l -----翼型的弦长，A点到B点的长度 C -----最大厚度，即弦长法线方向之翼型最大厚度 f -----翼型中线最大弯度
Glauert的升级版，考虑的非工况下 风轮的性能
基于Soildworks的叶片绘制（前端处理）
用Profili软件进行数值模拟
用ANSYS进行叶片动静载荷，震动分析
叶片材料
木制叶片及布 蒙皮叶片
• 近代微、小型，观赏用风力发电机也有用木制叶片，由于叶片不易弯曲，常采用等安装角叶片。在采用木 制叶片的时候需要用强度很好的整体方木做叶片纵梁来承担工作时候所需要承担的力和弯矩。
假设作用在风轮上的轴向推力与扫掠面积成正比，则
dT v 2dS 2v 2rdr
考虑静止的翼型受到风吹，风的速度为 此时，作用在叶片上的力
v
，方向与翼型截面平行。
F
1 C r Sv 2 2
同时，这个力可以分解为平行于气流速度的阻力D与垂直于气流速度的升力L
1 C d Sv 2 2 1 L C lSv 2 2
基于Solid Edge的离心泵复杂闭式叶轮三维设计
基于Solid Edge的离心泵复杂闭式叶轮三维设计尤宝;王灵水;陈亚涛【摘要】介绍了采用Solid Edge软件进行闭式叶轮的设计方法,给出了如何从现有逆向数据到二维叶轮平面设计,最后到叶轮三维模型的设计方法,对过程中数据处理等关键提出了合理的解决方法,通过实例的操作实施,为复杂闭式叶轮三维设计提供了简单可行的方法路径.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】7页(P107-112,121)【关键词】离心泵;闭式叶轮;三维模型;SolidEdge【作者】尤宝;王灵水;陈亚涛【作者单位】洛阳双瑞特种装备有限公司,洛阳 471000;洛阳双瑞特种装备有限公司,洛阳 471000;洛阳双瑞特种装备有限公司,洛阳 471000【正文语种】中文【中图分类】TH31Solid Edge软件是Siemens PLM Software公司面向中端市场推出的Velocity series解决方案中的三维CAD软件，Velocity series软件包括Solid Edge、Femap、CAM Express和Teamcenter Express共4个产品，涵盖了产品开发过程中的产品设计、仿真分析、数控加工和产品数据管理[1]。
泵是应用非常广泛的通用机械，其中离心泵是国民生产中最常见的一类泵，如图1所示。
叶轮是离心泵的核心关键部件，也是离心泵中的转子部件，叶轮的设计是离心泵的设计核心工作，将直接决定离心泵的流量、扬程、效率、气蚀等性能[2]。
目前, 工程用离心叶轮的设计仍采用传统的一维、二维半经验的设计方法, 所设计叶轮的性能对设计者的经验有很大的依赖性[3]，随着计算机及专业泵设计软件的开发应用，泵叶轮设计逐步被全流场三维数值模拟设计所取代，后者以现有CFD模拟软件为基础，模拟结果更接近设计工况条件，同时缩短了设计开发周期。
三维数值模拟的基础以准确的三维叶轮模型为基础，本文以现有复杂闭式叶轮逆向数据为基础，基于Solid Edge软件研究叶轮三维模型的设计方法。