Ingersoll Rand Energy Systems借助EFD流体仿真软件改进微型涡轮

grandia1983

Ingersoll Rand Energy Systems采用Flomerics公司的计算流体动力学(CFD)软件EFD开发出一种比其早先相对复杂的设计更为简单但性能更优良的设计方案，因此改良了MT250微型涡轮发动机的风道系统的制造过程。过去，评估新设计需要投入昂贵的测试装置，这使得如需对大量的设计方案进行评估十分不现实。“借助EFD软件，我们能够非常迅速的评估15种不同的方案，无需进行任何切割实验。” Ingersoll Rand Energy Systems的设计工程师Toni Stamenov说，“其中一种方案提供了与以往的设计相同的性能，但制造成本低廉许多，因为该设计不需要液压成形。”
MT250微型涡轮是功率为250千瓦的涡轮发动机，由背对背式旋转部件、一个获得专利权的换热器和一个已获取专利的严格符合环境法规要求的燃烧器组成。风道引入外部空气并把空气传送到涡轮发动机的压缩机部分。风道系统必须将空气传送到发动机，同时，还必须保持截面均匀的速度、使压降最小化并且保持在发动机其它部件的允许的限度内。在工程师们最初设计MT250风道系统时，他们采用的是一个必须液压成形的有着相当复杂的几何形状的设计方案，该方案使制造成本极大的提升。 引入该发动机后，Stamenov 开始了一项旨在降低风道系统的制造成本的项目。他的目标是开发出一项使建造成本更加低廉同时保持与以往设计相同性能的新设计。“如果采用以往的通过建立物理样机进行测试的方式来实行这个项目那就是不可行的，因为对每一种新设计进行评估将会耗费巨额金钱和大量时间。”Stamenov说，“但是EFD软件使我们在相对很少的时间内完成了设计评估。”Stamenov目前使用的是EFD.Pro, 该软件嵌入Pro/ENGINEER软件内运行，使CAD模型转化成CFD模型进行流体仿真的过程自动化。 Stamenov首先对最初的几何形状进行仿真，流体仿真结果表明与当时的物理测试结果的差异小于1%。接下来，他对现实中使部件的制造成本增加的几何形状进行了改变，采用EFD来评估新设计。他根据以往设计的分析结果开发出新设计，一共评估了15种不同的设计。CFD结果比物理测试结果有用的多，因为它们不仅仅包括对压降和速度等的整体测量，还包括对风道系统每一点的速度和气流压力的测量值，而通过物理测试是无法达到这样的结果的。 Stamenov开发出一项设计，比最初的风道系统设计的压降低，提高了压缩机的功率。并且，由于这项设计外形简单、制作容易，可以由任何机械工厂无需采用昂贵的设备就轻易的生产出来，与最初的设计相比节省了大量的生产成本。由于将安装时间从1小时减少至10分钟，新的设计也改善了装配和操作性能。Stamenov为新设计定制了一台物理样机，并在测试装置上进行测试。这一次的物理测试结果再次显示与仿真结果的差异不超过1%。“新设计在进行评估之后的短短数月内就投入了生产。” Stamenov最后说。

野火

这个软件还没用过，谢谢介绍

laolang8311

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