涡轮机械流量系数介绍及旋转机械设计仿真解决方案研讨会预告

一、涡轮机械流量系数介绍

船舶或飞机推进的机制是什么？蒸汽轮机或燃气轮机如何工作？通过对涡轮机械一词的理解，可以找到这些问题的答案。涡轮机械是指确保在流体和转子之间持续传递能量的机器。这包括将流体能转换为机械能的涡轮机，以及具有相反功能的压缩机。

涡轮机械是指确保在流体和转子之间持续传递能量的机器。这包括将流体能转换为机械能的涡轮机，以及具有相反功能的压缩机。

根据这个定义，可以推断出涡轮机械的性能在很大程度上取决于流体特性、机器的几何形状和操作条件。这些因素的评估对于涡轮机械流量系数的计算是必不可少的，它是优化设计以最大化涡轮机械效率的重要参数。

涡轮机械流量系数

涡轮机流量系数或流量系数只是表示涡轮机效率的参数，即组件将流体能量传递到旋转轴的能力，反之亦然。它是一个无量纲参数，可以在数学上表示为：

Ф为透平机械流量系数；m是质量流量；ρ是流体的密度；A为流道面积；U为转速，即U=转速x半径。

然而，当我们考虑带有流体入口和出口系统的涡轮机时，重要的是要考虑速度和压差等因素。质量流量可以计算为：

将流体从入口移动到出口所需的功率为：

P = 功率；η = 机器效率；∆p = 压差 = 入口压力 - 出口压力。

考虑到整个机器的流体速度均匀，出口处的动能可以计算为：

涡轮机流量系数可以计算为：

这个等式可以进一步阐述为：

上述等式是评估涡轮机械（例如涡轮机、压缩机或泵）性能的主要公式。处理给定压差的大质量流量的能力表明效率高，反之亦然。

通过涡轮机械设计优化提高效率

提高机器效率的第一步是了解影响涡轮机械流量系数的因素。

借助计算流体动力学 (CFD)，可以简化涡轮机械内流动行为的分析。CFD仿真有助于流场的可视化，并提供对速度梯度、压力分布、流动模式等参数的详细了解。这些参数的数值评估是分析涡轮机性能和确定设计优化机会以提高效率的关键。

使用CFD仿真计算涡轮机械流量系数

对于涡轮机械的CFD模拟，首先定义几何形状和边界条件，并将流体流动域离散化为有限数量的元素。在这里，求解与流体运动相关的Navier-Stokes方程。然后可以使用质量流量、密度、压差和横截面积等参数获得的结果来计算涡轮机流量系数。

二、旋转机械设计仿真解决方案系列研讨会

技术邻CFD研学季活动持续进行中，本次研学季，技术邻也组织了很多不同方向的CFD相关研讨会方便大家一起学习探讨。

目前《旋转机械设计仿真解决方案系列研讨会》正在持续进行中，本次旋转机械系列研讨会将围绕叶轮机械设计与优化、涡轮增压器设计与优化、下旋转螺旋桨计算、旋转机械气动噪声设计等相关内容展开，感兴趣的朋友们不要错过~

研讨会主题一

基于STAR-CCM+的旋转机械计算流程讲解演示——以自由液面下旋转螺旋桨数值计算为例讲师：段老师技术邻优秀讲师，大连理工大学博士，研究方向：多相流体动力学、波物耦合响应。时间：5月11日（已结束）研讨会内容：

以STAR-CCM+计算流体力学软件为工具，对自由液面下的螺旋桨旋转过程进行数值模拟，研究螺旋桨水动力性能情况以及自由液面演化问题，期间涉及数值造流，多相流体建模，滑移网格技术，旋转机械模拟，场函数计算设置等内容。

研讨会主题二

Cadence Fidelity一站式叶轮机械设计与优化方案

讲师：吴昌博士

Cadence CFD 应用工程师，动力机械及工程专业，从2013年开始一直致力于CFD的应用与二次开发等工作，具有丰富的工程项目经验。多次主导叶轮机械气动，传热与噪声优化项目。

时间：5月18日（已结束）

研讨会内容：

叶轮机械的优化设计需要3D造型，网格构建及性能评估等多次迭代，如何构建全自动化流程及减少人工干预，答案就在本期“Fidelity一站式叶轮机械优化设计流程介绍”。本次直播将介绍Fidelity气动设计与优化的一站式无缝链式解决方案，包括：叶片初始设计、详细设计、3D建模与逆向、CFD前处理与计算、多目标优化等。

叶轮机械的设计和优化对于提高机械效率、降低能耗、延长机械寿命具有重要意义。Cadence推出新一代叶轮机械设计与优化平台Fidelity，Fidelity能够提供气动设计与优化的一站式无缝链式解决方案，包括：叶片初始设计、详细设计、3D建模与逆向、CFD前处理与计算、多目标优化等。该平台具有丰富的叶轮机械模板，能够自动化生成叶轮机械结构化网格，其基于NLH的非稳态算法比常规计算方法快2个数量级以上。本次直播主要介绍基于Fidelity的叶轮机械设计与优化流程。

研讨会主题三

Fluent旋转机械气动与噪声设计应用——气动噪声分析设计流程

讲师：杨仿君

技术邻优秀讲师，6年流体从业经验，擅长流体基础流动、换热、旋转机械、多相流、组分输运、动网格和UDF等方向。

时间：6月20日 19:30

研讨会内容：

本次研讨会从风扇气动噪声的产生机理入手,对风扇的气动噪声进行仿真预测方法的研究。试验证明,该方法可用于工程中对风扇噪声性能的初步预测,为风扇噪声的控制和优化选型提供了有效的评估依据。

（1）fluent旋转机械仿真基本通用流程

（2）气动噪声计算流程

扫码报名

研讨会主题四

Cadence Fidelity 叶轮机械设计与优化系列专题 ——基于混合网格的涡轮增压器CFD仿真

讲师：吴昌博士

时间：6月27日 19:30

研讨会内容：

旋转机械的CFD模拟需要设置旋转和静止两个计算域。构建旋转区域和静止区域的网格并建立两个区域的数据传递关系是旋转机械CFD关注的最重要的主题。如何采用更专业的叶轮机械CFD工具建立高质量的叶片流道和蜗壳网格并建立动静部件的关联，进而执行高精度快速求解，答案就在本期的“基于混合网格的涡轮增压器CFD仿真”网络研讨会。本次直播将详细介绍基于Fidelity CFD的叶轮机械模拟实现方法。