Automatizace návrhu a simulací turbostrojů

Společnosti Ansys a Concepts NREC představují rozšířenou integraci, která propojuje nástroj pro návrh turbostrojů AxCent® s výpočtovým řešičem Ansys CFX®.

Automatizace návrhu a CFD simulací turbostrojů díky integraci Ansys CFX® a Concepts NREC AxCent®

Kompletní workflow pro návrh lopatek, síťování a CFD simulaci v jednom prostředí

Společnosti Ansys a Concepts NREC představují rozšířenou integraci, která propojuje nástroj pro návrh turbostrojů AxCent® s výpočtovým řešičem Ansys CFX®. Toto propojení významně zefektivňuje proces návrhu a simulace kompresorů, turbín, čerpadel, ventilátorů a turbodmychadel. Konstruktéři nyní mohou v rámci jednoho softwarového prostředí přímo generovat CFD sítě, definovat okrajové podmínky, nastavovat fyzikální modely a provádět CFD simulace proudění.

Hlavní přínosy pro vývoj turbostrojů

• Automatizace přenosu dat mezi návrhem a CFD simulací bez potřeby exportů a importů
• Automatické generování sítě pomocí Ansys TurboGrid® přímo z geometrie lopatek
• Parametrizace celého stroje – každá lopatková řada je automaticky připravena pro CFD výpočet
• Plná integrace Ansys CFX® – spolehlivý solver pro simulace proudění, ztrát, výtlačné práce a dalších klíčových parametrů
• Podpora optimalizačních úloh – rychlá iterace mezi návrhem a simulací umožňuje provádět citlivostní a optimalizační studie

Efektivní workflow: návrh → mesh → CFD simulace → optimalizace

Standardní pracovní postup u turbostrojů dosud vyžadoval export CAD geometrie a ruční přípravu výpočetní sítě i CFD modelu v samostatném softwaru. Nová integrace Ansys CFX® do AxCent® umožňuje provádět všechny klíčové kroky přímo v návrhovém prostředí:

1. Návrh geometrie turbostroje (AxCent)
2. Automatické generování CFD sítě (Ansys TurboGrid®)
3. Definice fyziky a okrajových podmínek (v prostředí AxCent)
4. CFD simulace (Ansys CFX®)
5. Vyhodnocení výsledků a optimalizace návrhu

Tento přístup minimalizuje ztráty způsobené přenosem dat, snižuje chybovost a umožňuje uživatelům analyzovat chování stroje ve stejném prostředí, kde byl navržen.

Robustní CFD simulace s Ansys CFX®

Ansys CFX® je dlouhodobě osvědčený výpočetní nástroj pro simulace proudění v rotujících strojích, který umožňuje řešit komplexní úlohy v oblasti:

• Vnitřního proudění v kompresorech a turbínách
• Laminárního, turbulentního i vícefázového proudění
• Analýzy výkonu, ztrát, účinnosti a kavitačního chování
• Validace návrhu pomocí CFD simulací před výrobou

Integrované prostředí umožňuje přímo z návrhu provádět nejen simulace stacionárních stavů (steady-state), ale i časově závislých (transientních) CFD simulací, které poskytují hlubší vhled do chování turbostroje.

Případová studie: AtmosZero

Společnost AtmosZero, výrobce pokročilých elektrifikovaných parních kotlů, využívá tuto integraci při návrhu vysokoteplotních kompresorů pro generování páry z tepelného čerpadla.

„Nová integrace Ansys CFX do AxCent nám šetří čas i výpočetní zdroje. Umožňuje nám rychle validovat návrhy a optimalizovat kompresory s ohledem na účinnost a provozní spolehlivost,"
říká Meha Setiya, Senior Aerodynamics Engineer, AtmosZero.

Výhled do budoucna

Ansys a Concepts NREC plánují další rozvoj integrace, včetně podpory pokročilých vlastností pracovních médií, modelování nelineárního chování nebo transientních simulací celých turbostrojů s využitím víceřadých konfigurací.

Zdroj: https://www.ansys.com/news-center/press-releases/2-11-25-ansys-and-concepts-nrec-advance-turbomachinery-design