CFturbo软件离心压气机叶片造型

  今天分享一下CFturbo软件的离心压气机叶片造型

  我用的软件是CFturbo10.1

  点开之后可以看到右边有4个选项，选compressor（压气机）

  出现如下对话框

  输入流量2kg/s，压比4，转速30000转/分钟，气体选择理想空气perfect air

  入口条件（inlet condition），总压1bar，总温20℃

  可以看到，当你输入完成后，软件在右侧已经完成了初步的计算，并帮你选择了压气机类型Radial（离心）

  注：flow rata（流量）、energy tran ** ission（能量转换），optional（其它选项）这些都有下拉可以选择，大家可以自己点开看看，根据自己情况设置。

  然后就进入了几何造型界面

  先设置动叶，下面的stator（静叶），volute（蜗壳）在设置完动叶之后设置，点击radial那一项

  先设置setup栏里的内容

  Manual dimensioning不用勾选，勾选之后就是你自己输入几何参数，不勾选就是软件自动计算，新手可以先借助软件

  Unshrouded（不带冠），如果你的叶片没有叶冠就勾选，然后右边输入tip clearance叶顶间隙数值，这里给2mm

  Splitter baldes（分流叶片），如果你设计的有分流叶片就勾选，这里不勾

  下面power partition 做功分配，如果你设计的是多级压气机，这里就要给个分配，给定这一级承担做功的百分比，这里选100%（单级压气机）

  下面default settings不改动，这里主要是设置成型方式

  然后进入parameters页，在上面点击“2parameters”

  Blade outlet（动叶出口），首先把calculate impeller diameter d2 with （计算动叶直径）下方设置为impeller diameter（动叶直径），有兴趣的也可以试试其它选项，比如进出口高度比，流量系数之类的。然后右侧输入300mm。

  Calculate width b2 （计算出口叶宽），选择outlet width ratio，右侧输入0.04。

  下面blade inlet （cross section 1）可以不勾选，也可以自行勾选试试，这里是设置入口几何参数的

  Suction side （cross section S）下面保持默认

  Efficiency 下面total to total（总效率）输入85%，旁边infor ** tion only里面可以设置机械效率以及电机效率，这里都保持默认

  然后设置dimensions ，shaft（轴）那一栏都保持默认

  Main dimension，hub diameter（叶底直径）150mm，然后点击calculate，软件会自己计算，也可以勾选auto ** tic（自动计算）

  在右边可以看到你所设计的叶片的values（参数）、meridian（子午面形状）、Cor ** r diameter、 velocity ** （速度三角形）。

  然后可以看到主界面出现了

  光标放在蓝色位置

  然后点击第二个design meridional contour（设计子午面）

  这里叶片子午面的叶顶、叶底、入口、出口的线都是由贝塞尔曲线描述的，可以直接用鼠标调整控制点位置对叶片进行造型，调整完点击ok

  然后设置第三个，叶片角度

  Number of blades 叶片数量，20片

  Number of spans，这个是你希望将这个叶片分为几层来设计，可以给定每一层的角度，这里为了简单，就选2。

  下面blade shape 造型方式2，选择free form（自由形式）

  右边叶片厚度thickness， 前缘leading edge 的叶顶shroud，叶底hub都给2mm，后缘trailing edge给1mm

  然后设置blade angles 叶片角度这里可以看到只有1、2两层，这是因为刚才number of span 设置为2了

  如果是5层

  这里就会有5层可以设置

  我们勾选auto ** tic，让软件自动计算，如果要手动更改，不勾选就可以输入角度值了。

  然后点击ok

  然后定义第四个叶片中线

  这里就是从主视的角度，设计叶片的扭转走向，也是通过鼠标调整点位，设置完点击ok

  然后第五个，设计叶片形状，这里指的是截面形状

  这里可以看到也是通过调整点位调整叶片厚度分布，在蓝色位置右键，可以选择分别设置叶顶、叶底

  这里我们选择导入经典叶型，首先点击右侧design mode的freeform栏

  然后勾选Identic profiles，表示叶片沿高度方向厚度一致

  然后在蓝色图上右键选hub，然后选load profile from ** nager，载入叶型

  然后选择NACA 6509这个叶型， ** x thickness输入3（表示最大厚度为3%倍叶长），camber输入2.，点击

  ，再点击

  保存。然后点ok

  然后设计第6个，叶片前后缘

  这里可以选择前后缘

  这里可以选择简单、线性、椭圆，和贝塞尔函数，随便选择适合的即可

  然后可以再frontal view 这里查看

  设置好点击ok

  如果做好的要用来进行cfd计算，那还需要设置7/8/9项，这里不做介绍，都很简单，感兴趣可以自己设置。

  到这里就基本完成了叶片的几何造型，梳理一下就是从基本参数、到子午面造型、再到叶片形状造型这样一个流程。然后点击3Dmodel 查看做好的叶片

  画好之后可以保存导出模型，点击export

  然后可以发现，CFturbo可以导出各种软件所需要的格式，包括cad造型软件与CFD仿真计算软件。非常方便。

  感觉工作了之后就没什么时间写这些了，都是一两年前研究生时候自学的，今天就先写了动叶的，有些粗糙，之后有时间再修改细化吧，静叶和蜗壳的有时间再补，其实流程都差不多，大家感兴趣也可以自己摸索。

  其实当初还研究过NREC，感觉和CFturbo功能差不过，据说NREC就是专门为了设计压气机设计的，所以软件数据库或者经验公式更适合一些，CFturbo是用来设计水泵的，可能设计水泵更准确。不过因为当初几何参数有自己编程计算，所以只使用造型功能并没有什么差别。

  Ansys workbench里有个vista CCD模块也可以用来做叶片造型，而且work bench可以直接搭模块，vistaCCD造型完成之后导入icem模块画网格，然后再导入CFX模块做气动计算，一条龙非常方便，感兴趣的可以试试。