BM带小叶片的高压比压气机叶轮设计BladeGen实例.pptx
BM带小叶片的高压比压气机叶轮设计：BladeGen实例高压比压气机在航空发动机、燃气轮机和工业压缩机中扮演关键角色。本演示将展示如何使用BladeGen软件设计BM带小叶片的高压比叶轮。我们将探讨设计流程、关键参数选择以及性能优化方法，帮助您掌握先进叶轮设计技术。作者：
气机叶轮设计概述叶轮基本功能压气机叶轮通过旋转将机械能转化为气体压力能。它是能量转换的核心部件。高效叶轮设计对整个机器性能至关重要。关键设计参数压力比：出口与入口压力之比流量：单位时间通过的气体量效率：实际与理想功耗之比BM叶片优势实现更高压力比提供更宽稳定工作范围降低流动损失
BM叶片设计原理后弯叶片(Backward-leaning)叶片出口角小于90度，可降低出口相对速度。这有助于提高静压回复率和效率。混流叶片(Mixed-flow)结合轴向和径向流动特性。可在更紧凑的空间内实现更高压比。综合优势BM叶片在保持高效率的同时，可实现更宽的工作范围和更高的压力比。
小叶片（SplitterBlades）设计概述性能提升优化叶片通道流动，减少扩散损失结构类型全长小叶片或部分小叶片关键设计参数长度、周向位置、角度分布小叶片被插入主叶片之间，可有效控制叶片通道流动。它们改善叶片载荷分布，抑制边界层分离，提高压气机效率和稳定性。
BladeGen软件界面及基本操作启动软件通过ANSYSWorkbench启动BladeGen模块熟悉界面主视图、子视图及参数输入区参数输入输入几何参数、气动参数叶片生成生成三维模型并检查
设计参数确定：压力比、流量、转速压力比选择影响叶轮效率和工作范围高压力比需要多级设计BM叶片适合3.0-5.0压力比流量确定影响叶轮尺寸和入口形状需考虑应用场景需求通常以修正流量表示转速选择影响叶轮强度和振动特性需考虑材料承受能力转速过高会导致强度问题
叶轮进口设计进口直径基于流量和轴向速度计算影响进口气流条件进口气流角影响叶片入口角设计通常保持零入射角轮毂比轮毂直径与外径之比影响流道形状和流动损失入口速度三角形确定气流与叶片相对角度影响叶片入口形状设计
叶轮出口设计出口直径确定基于压力比、转速和叶片出口角计算。直径过大会增加离心应力。出口气流角选择对压气机性能影响显著。BM设计通常选择小于90度的后弯角。叶片高度确定基于流量和出口气流条件计算。影响出口流道面积。参数优化需权衡多种因素，包括效率、工作范围和结构强度。
叶片型线设计：主流叶片参数化方法选择Bezier曲线或B样条曲线控制型线形状优化目标确定降低二次流损失，提高压气机效率载荷分布控制避免叶片前缘过载，减少流动分离叶片型线设计是压气机性能的关键。合理的型线设计可显著提高效率，拓宽工作范围。BladeGen提供了直观的参数化设计工具，方便工程师优化曲线形状。
叶片型线设计：小叶片小叶片长度确定通常为主叶片长度的60%-80%。长度影响流动控制效果和叶轮强度。周向位置确定通常位于主叶片通道中间。位置影响载荷分布和流动均匀性。角度分布确定小叶片角度分布可与主叶片相同或略有调整。需平衡气动性能和制造工艺。
叶片堆叠（Stacking）设计堆叠方式选择叶片堆叠是确定叶片三维形状的重要步骤。常见的堆叠方式有：径向堆叠：沿半径方向直线排列轴向堆叠：沿轴向直线排列复合堆叠：结合多种堆叠方式堆叠对性能影响合理的堆叠方式可以：控制二次流发展减少叶顶泄漏提高叶轮整体效率改善强度分布
叶片厚度设计厚度确定原则叶片厚度设计需综合考虑强度要求和气动性能。厚度过大会增加气动损失，过小会降低结构强度。厚度分布优化叶片厚度沿流向和径向均需合理分布。通常前缘和尾缘较薄，最大厚度位于30%-50%弦长处。根部加强设计叶片根部承受最大应力，需适当增加厚度。过渡区域应平滑以避免应力集中。
叶片数目的选择性能影响叶片数量影响流道扩散率和边界层控制效果强度考量叶片越多，单个叶片可以更薄，但根部应力增大制造工艺叶片数量增加会提高制造难度和成本数量优化通过经验公式和CFD计算找到最佳平衡点
BladeGen中创建主流叶片几何BladeGen提供强大的参数化设计功能，允许工程师精确控制叶片形状。通过控制点调整型线，生成三维模型后进行光顺处理，确保气动性能。
BladeGen中创建小叶片几何60%小叶片长度相对于主叶片的典型比例50%周向位置通道中心位置百分比3-5控制点数量定义小叶片型线的参数在BladeGen中，小叶片可通过参数化方式快速创建。工程师可以基于主叶片复制并修改，也可以独立定义型线参数。确保小叶片与主叶片良好匹配是关键。
叶轮三维模型的生成叶片阵列围绕轴线等角度复制叶片轮毂生成创建内部支撑结构盖板添加闭式叶轮需添加外部盖板模型导出转换为CAD或网格格式
网格划分准备软件选择ANSYSTurboGrid专为叶轮网格优化，IC