子曰:“工欲善其事,必先利其器。”对工业设计而言,设计软件这个“器”就尤为重要。然而,在国外的技术垄断与封锁下,设计轴流透平(涡轮)机械这种特殊装置就难以找到趁手的“器”。随着合肥市太泽透平技术有限公司在省经信厅开展的“揭榜挂帅”关键共性技术攻关中成功结题,透平机械设计被国外软件“拿捏”的状况有了改善。
合肥市太泽透平技术有限公司成立于2016年4月,是聚焦于叶轮机械行业CAE工业软件研发的创新高科技公司
轴流透平机械常应用于航空发动机、工业燃气轮机等领域。透平机械的设计开发涉及流体力学、热力学、结构力学、几何构型和加工制造等复杂交叉学科。设计尖端的复杂透平机械,须依靠先进的计算机辅助计算工程(CAE)技术才能完成。
因为相关技术的敏感性,轴流透平机械的CAE设计仿真很难买到商业专用软件。再加上没有一个完整、集成式的设计系统,国内设计师不得不使用国外各种品牌的软件完成不同的设计。各设计阶段之间易出现数据传递困难、失真的问题,降低了设计的可靠性,影响了设计迭代的效率,增加了设计优化的难度。而且,这些“洋”软件很难满足二次开发需求和实现客户的高端定制要求。
太泽透平自2020年揭榜轴流式透平CAE模块的研发项目以来,在原有的径流式透平CAE软件架构上,开展了轴流式透平设计和分析的各功能子模块的研发。将公司开发的一维中心子模块、二维通流子模块、三维几何子模块、三维CFD子模块、三维FEA子模块集成到一个软件平台中,消除了由于现有软件“碎片化”造成的数据传递失真、设计时间延长等问题。
通过构建轴流式透平完整设计流程的CAE模块,太泽透平实现了轴流式透平设计流程一体化、设计经验数字化以及设计方法智能化,极大提高了设计的效率和精度,减少实验迭代数量,节省研制经费。
目前,太泽透平基本已完成一维中线模块的研发,可以实现轴流透平的初步设计、设计工况点分析、非设计工况点分析、基于试验或CFD数据的数据校准等功能。同时,可以一键生成三维几何模型,并可以对流道、叶型、叶片厚度分布规律、叶片角分布规律等进行编辑调整,形成满足设计要求的三维几何模型。此外,还可以一键快速生成CFD、FEA计算所用网格,实现三维流场、热应力及振动模态等求解。
随着攻关任务完成,该公司形成了自主研发的、具有完整知识产权、聚焦透平机械的研发平台,为国内轴流式透平机械设计提供了有力工具,现已申请发明专利4项,获得软件著作权12项。