7-叶轮机械——turbo工具的应用

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1、叶轮机械流动问题——Turbo工具的应用叶轮机械内部流域的边界有轮毂(hub)、机壳(casing)、入口、出口和叶片，如图所示。基本问题：设轮毂直径为200mm，机壳直径为300mm，轮毂与机壳轴向长度为150mm，叶片弦长约110mm，叶片安装角为75度，叶片个数8，无分流叶片，无叶顶间隙。Turbo工具栏是专为包含有叶片的叶轮机械内部流域的创建与网格划分而设计的，主要功能如下：1、确定轮毂与机壳的形状与位置；2、确定叶片与分流叶片的形状；3、创建实体——含有一个孤立叶片的流域；4、设置流域边界的类型；5、按照预定模板分割流域，使得网格

2、划分更容易；6、对流域进行网格划分；7、显示流域；8、利用Fluent对单个周期性流域内的流动进行模拟计算。9、对计算结果进行后处理。1第一步启动Gambit，创建流域外形1、启动Gambit启动Gambit，建立名为turbo的新工程文件.2、创建轮毂和机壳的母线（1）创建4个点A（100，0，-75），B（100，0，75），轮毂与机壳母线C（150，0，-75），D（150，0，75）（2）连接AB两点构成轮毂母线；连接CD两点构成机壳的母线。叶轮的轴线沿z轴方向，最后图形如图所示。3、创建叶片的一个截面（1）点击右下角工具栏中的图标

3、，改变视角为沿-x轴方向；按住鼠标左键向下拖，使图形绕z轴转动90度。（2）创建叶片截面的关键点E（100，0，-60），F（100，0，60）；G（100，10，0），H（100，15，0）（3）创建圆弧EGF和EHF操作：GeometryCommandButtonEdgeCommandButtonCreateEdge_打开创建圆弧对话框如图。点击Apply按钮，得到图形如图所示。（4）对叶片截面的E点和F点进行圆角处理操作：GeometryCommandButtonEdgeCommandButtonCreateEdge_对E和F

4、点操作，最后得到图形如图所示。2（5）将前、后缘的圆弧分割为两段操作：GeometryCommandButtonEdgeCommandButtonSplit/MergeEdges打开线段分割对话框如图所示。(i)在Edge项取前缘圆弧线段；(ii)在UValue项取值0.5；(iii)点击Apply，得到结果如图。对后缘点进行同样的操作。（6）将叶片截面轮廓线组成面操作：GeometryCommandButtonFaceCommandButtonFormFace打开创建面对话框如图所示。在Edges右侧选择组成叶片截面的6条线，点击

5、Apply按钮。注意：（1）并不要求切割叶片的面一定是平面；（2）确定叶片截面形状的一组线必须是二、四或六条，不能为奇数，也不能超过六条。4、确定叶片安装角将叶片截面绕x轴顺时针旋转15度。3操作：GeometryCommandButtonFaceCommandButtonFormFace打开对话框如图所示。（1）在Operation项，选择Rotate；（2）在Angle项输入-15;（3）点击Define，打开旋转轴设置对话框如图3-3-12。（4）选择x-Positive；（5）点击Apply，得到图形如图所示。5、创建叶片的其它

6、截面由于叶片形状比较复杂，往往需要多个截面才可确定，至少要求有2个截面。为简单起见，本例设为2个，且两个叶片截面的形状相同。将位于x=100处的叶片截面复制到x=150处。6、删除两个面删除两个叶片截面的面，但保留形成面的点和线。Turbo工具要求只保留叶片截面的边线和点，不能是面。4操作：GeometryCommandButtonFaceCommandButtonDeleteFaces打开面删除操作对话框如图所示。选择两个叶片截面所形成的面，点击Apply。最后所得到的叶轮设计线段图如图所示。流域外形由14条实线所确定。两条线确定了轮

7、毂与机壳的形状与位置；另外12条线分成两组，每组6条线,分别确定了叶片的截面形状,其中两条线确定了叶片的压力面和吸力面，另外四条线确定了入流段和出流段的曲面形状。叶片截面形状是用两个不同径向距离的平面切割孤立叶片所成。叶片截面前后缘点也分别称为导流点(leadingvertices)和尾部出流点(trailingvertices)。7、确定叶轮的轴线叶轮的旋转轴为z轴，轮毂与机壳的母线与旋转轴的方向相同。5注意：（1）旋转轴方向是否重要依赖于流域中是否包含有分流叶片：若没有分流叶片，轴的方向对流域没有任何影响。若包含分流叶片，则分流叶片到叶

8、片与旋转轴的方向必须满足右手法则。（2）GAMBIE不允许将轮毂边线或外壳边线设置为旋转轴。8、保存文件。以上操作结果是叶轮机械建模的基础，为了讨论方便，将以上工作保留。在tur