International Scientific and Technical Conference September 21-25
SYPT‘15 – System.Pumps.Turbines Voronezh, Russia
Pump Inducer Design with CFturbo®
Александр Никулин
Axis Engineering,
Санкт-Петербург (Россия)
Gero Kreuzfeld
CFturbo Software & Engineering GmbH
Dresden (Germany)
www.cfturbo.com© CFturbo® Software & Engineering GmbH page 2
SYPT 2015Pump Inducer Design with CFturbo®
Содержание
Компания CFturbo® 3Программное Обеспечение CFturbo® 5Процесс проектирования компонентов турбомашин 10Пример: Насос ракетного двигателя со шнеком 12
Онлайн CFturbo® Демонстрация
www.cfturbo.com© CFturbo® Software & Engineering GmbH page 3
SYPT 2015Pump Inducer Design with CFturbo®
Компания CFturbo®– Обзор
• Название компании - CFturbo® Software & Engineering GmbHКомпания основана в Германии в Сентябре 2008 года
• Главный офис находится в Дрездене, офис в Мюнхене
• Дистрибьюторы ПО в Европе, Китае, Индии, Корее, Великобритании, США и России. В России CFTurbo представляет Axis Engineering, Санкт-Петербург.
• 20 разработчиков
• Поставка полного инженерного приложения концептуальной разработки Турбомашин, интегрированного с программами САЕ, CAD и создания прототипов.
www.cfturbo.com© CFturbo® Software & Engineering GmbH page 4
SYPT 2015Pump Inducer Design with CFturbo®
Компания CFturbo® – Сферы Деятельности
CFturbo® Software & Engineering GmbH
Инжиниринг CAD & Прототипирование
• Дизайн Турбомашин
• CFD/FEA расчеты
• Оптимизация
• 3D-CAD
• Прототипирование
• Эксперимент
CFturbo® ПО
• Программа Концептуального Дизайна
• Автоматизированный Рабочий процесс
www.cfturbo.com© CFturbo® Software & Engineering GmbH page 5
SYPT 2015Pump Inducer Design with CFturbo®
• CFturbo® - современный, мощный и легкий в использовании программный продуктдля Концептуального Проектирования Турбомашин
• Типы ИмпеллеровРадиальный & Осе-радиальный, Осевой
• Поверхность лопаток3D, 2D, Окружность, Линейные поверхности,Радиальные элементы, Цилиндрические, …
• С 2005 на рынке
• Более чем 120 клиентов
Программное Обеспечение CFturbo®
ИмпеллерДиффузор
Улиткадля
НасосовВентиляторовКомпрессоровТурбин
www.cfturbo.com© CFturbo® Software & Engineering GmbH page 6
SYPT 2015Pump Inducer Design with CFturbo®
Программное Обеспечение CFturbo®– Пример. Насос
Осевой Осе-Радиальный Радиальный (со шнеком)
www.cfturbo.com© CFturbo® Software & Engineering GmbH page 7
SYPT 2015Pump Inducer Design with CFturbo®
ПО CFturbo® – Пример ступени радиального насоса с Обратным каналом
www.cfturbo.com© CFturbo® Software & Engineering GmbH page 8
SYPT 2015Pump Inducer Design with CFturbo®
ПО CFturbo® – Примеры Компрессоры & Турбины
Компрессор с линейнымиповерхностями лопаток
Турбина (VTG) с радиальнымиповерхностями лопаток
Осевая турбина(ротор & статор)
www.cfturbo.com© CFturbo® Software & Engineering GmbH page 9
SYPT 2015Pump Inducer Design with CFturbo®
ПО CFturbo® Software – Принцип работы
CFturbo®
Новая/ модернизированная
3D геометрия
Фундаментальные уравнения потока
Бернули, Эйлера,Масс, Моментов , ЭнергииТреугольники скоростей, …
Эмпирические функцииОпубликованные исследования,
Внутренние ноу-хау компании;Возможность кастомизации…
Существующая или внешняя геометрия
Ссылочная геометрияCFturbo
Параметры проектированияm, H/Δp, RPM,
Свойства жидкости,Начальные граничные условия
www.cfturbo.com© CFturbo® Software & Engineering GmbH page 10
SYPT 2015Pump Inducer Design with CFturbo®
Процесс создания компонентов турбомашин
Дизайн Расчет & Валидация Производство
КонцептуальныйДизайн - CFturbo®
СеткопостроителиANSA, AutoGrid, ANSYS,Pointwise, TurboGrid, …
3D-CADCATIA, Creo, Inventor, NX,SolidWorks, SpaceClaim, …
ПроизводствоОптимизацияАвтоматизированная или
мануальная
ЭкспериментБыстрое прототипирование,
Тестирование, Валидация
CFD/FEASTAR-CCM+, ANSYS-CFX,FINE/Turbo, PumpLinx, …
www.cfturbo.com© CFturbo® Software & Engineering GmbH page 11
SYPT 2015Pump Inducer Design with CFturbo®
Прямой интерфейс к CFD пакетам по расчету турбомашин
Создание современных интерфейсов автоматизации рабочих процессов и оптимизации
ANSYS ANSYS-CFX
Numeca FINE/Turbo
STAR-CCM+
Simerics MP/ PumpLinx
FloEFD
ANSYS Meshing
AutoGrid, HexPress
CD-adapco
Simerics
Mentor Graphics
[Open Source]
CFturbo®
… ……
Концептуальное проектирование Сеткопостроитель Решатель
OpenFOAMSnappy HexMesh
www.cfturbo.com© CFturbo® Software & Engineering GmbH page 12
SYPT 2015Pump Inducer Design with CFturbo®
Пример: Интерфейс CFturbo® – PumpLinx
PumpLinx• Автоматический binary-tree
сеткопостроитель• Формат передачи геометрии -
STL• Быстрый CFD решатель• Старт расчета
непосредственно из CFturbo
www.cfturbo.com© CFturbo® Software & Engineering GmbH page 13
SYPT 2015Pump Inducer Design with CFturbo®
Пример: Насос ракетного двигателя со шнеком (PumpLinx)
662m3/h
662m3/h
800m3/h
Скорость Статическое давлениеm/sPa
www.cfturbo.com© CFturbo® Software & Engineering GmbH page 14
SYPT 2015Pump Inducer Design with CFturbo®
400m3/h
700 m3/h
600m3/h
800m3/h
Пример: Расчет кавитации (массовая доля пара) (PumpLinx)
www.cfturbo.com© CFturbo® Software & Engineering GmbH page 15
SYPT 2015Pump Inducer Design with CFturbo®
0
20
40
60
80
100
120
140
160
300 400 500 600 700 800 900
Ра
зн
иц
а п
ол
ны
х д
ав
лен
ий
[bar]
Объемный расход [m3/h]
TRWC_500k_3bar TRWC_1Mio_1.77bar
TRWC_1Mio_3bar STNC_1Mio_1.77bar
STNC_1Mio_3bar STNC_500k_3bar_LOX
STNC_2Mio_1.77bar STNC_2Mio_3bar
Пример: Характеристика с учетом кавитации (PumpLinx)
Раз
ни
ца
пол
ны
х д
авл
ени
й
вычи
сляе
тся
меж
ду
вход
ом
в
шн
ек и
вы
ход
ом
из
ули
тки
WITHOUTCAVITATION
WITH CAVITATION
www.cfturbo.com© CFturbo® Software & Engineering GmbH page 16
SYPT 2015Pump Inducer Design with CFturbo®
Online CFturbo® Демонстрация – Концептуальное проектирование шнека насоса
Проектные данные
Dp = 185 barQ = 200 m³/hn = 30 000 rpmРабочая жидкость: Вода