CN108334709B - 基于知识库数据统一管理的透平机械cae集成平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于知识库数据统一管理的透平机械CAE集成平台，系统分析模块、一维中线模块、几何模块、二维通流模块、三维CFD分析模块、FEA有限元分析模块、知识库模块，一维中线模块与系统分析模块相连，几何模块与一维中线模块相连；二维通流模块与几何模块相连，三维CFD分析模块与几何模块相连；FEA有限元分析模块与三维CFD分析模块相连，知识库模块用于对系统分析模块、一维中线模块、几何模块、二维通流模块、三维CFD分析模块、FEA有限元分析模块实现设计数据的积累、存储、分析、显示、管理和再使用。本发明具有专业化程度高、综合性能好、可靠等优点。

Description

基于知识库数据统一管理的透平机械CAE集成平台

技术领域

本发明涉及透平机械分析设计领域，具体来说是一种基于知识库数据统一管理的透平机械CAE集成平台。

背景技术

透平机械是当今最重要的能源动力装备，主要包括燃气轮机、航空发动机、涡轮增压器、蒸汽轮机、压缩机等，在国防军事、能源动力、装备工业等多个领域有着广泛的应用，代表着国家工业的总体水平。透平机械的核心原理是通过旋转叶轮实现流体和转子之间能量的相互转换，其设计开发融合了热力学、气体动力学、固体力学、传热学等多学科多技术领域的先进成果，是一项多学科交叉、高度复杂的综合性系统工程。上世纪70年代以来，随着计算机辅助工程(CAE)技术的迅速发展，以计算机仿真分析为核心的设计软件已逐步成为透平机械设计的主要工具，在业界得到了非常广泛的应用。

CAE技术起源于上世纪50年代的有限单元法(FEA)，最初应用于航空航天等领域，用于数值解决结构分析、固体力学问题，经过数十年的发展，已经扩展至虚拟建模、多学科仿真模拟、数字化制造、设计优化等工业界各个领域，为装备制造业设计提供了贴近工程实践需求、功能强大的智能化工具；目前，CAE技术已经在机械工业、航空航天、汽车、土木工程等各个领域得到了广泛应用，已经可以相当准确的模拟出诸如复杂三维流动、高速碰撞、颤振、电磁等十分复杂的物理过程。

采用CAE技术，可以大大缩短产品和工程设计研发周期，降低设计研发成本。CAE技术是工业装备和产品数字化创新设计、制造的核心技术，是提高企业核心竞争力的关键技术，是国防和军工装备研制的战略技术。某些发达国家甚至认为，CAE软件“是有别于其他任何软件、而服务于国家利益的软件”。发达国家的实践说明，一个国家要有自主开发的国防、运输设备、动力能源机械、电子电器、装备等高新技术，要有具备自主知识产权的各类重大工业装备产业能力，必须要有功能强大、自主可控的CAE软件作为数字化、信息化、智能化的重要支撑。

经过数十年的发展，美国、欧洲等发达国家已经形成了功能强大、商业化、规模化的CAE技术能力，打造出了FLUENT,STAR-CCM,CFX,FINE/Turbo,ANSYS、ABAQUS、NASTRAN、UG、Pro-E等一系列CFD、FEA、CAD核心产品，这些软件具有良好的核心仿真计算能力、通用性的前后处理界面、良好的用户交互系统以及完善的外部文件接口，并适用于各类计算机平台。通过不同行业的大量实际算例的反复验证，其解决复杂问题的能力和效率已经得到学术界和工业界的公认，有些产品成为公认的CAE工业标准，获得各种权威机构的质量认证，在北美、欧洲和亚洲一些国家的机械、化工、土木、水利、航空航天、冶金、电气工业等许多领域得到了广泛的市场应用，并逐步发展为多模块集成化、工程服务一体化的软件。

我国的CAE技术几乎与国外同时起步，然而几十年来走过了一条“几起几落”的曲折艰难发展之路：

停滞期：在起步初期，因为政治社会环境的影响、以及计算机硬件条件的限制，直到改革开放前，都始终处于完全停滞的状态，仅有零散的一些理论成果。

发展期：改革开放新时期之后，我国CAE技术迎来了发展的良好机遇，在学界的引领和努力下，出现了一批JIGFEX、DDJ、COMPASS等具有自主知识产权的CAE软件，这些软件与国外同期产品相比，具有诸多的技术特色，在国家工业发展和工程设计中发挥了重要的作用，应用广泛。

困难期：90年代以来，国家加大开放力度，大批国外CAE软件涌入中国市场，加速了CAE技术在国内的推广，客观上显著提高了我国装备制造业、工程设计方面的水平。与此同时，国内CAE软件开发和应用受到了强烈挑战。特别是盗版国外软件的泛滥，对我国自主开发的CAE软件打击很大。国家各方面都认为CAE软件开发要走市场化的道路，经费支持也大幅减少，国内CAE软件开发在人力、物力、财力上都聚到了很多困难，至今仍处于艰难发展的状况。

经过上述发展历程，目前我国在CAE设计软件方面严重依赖国外产品，CFD、FEA、CAD等核心软件几乎都被国外相关公司所垄断，ANSYS、ABAQUS、Pro-E等国外成熟的CAE商用软件在国内市场大行其道；而我国目前市场化、规模化、具有自主知识产权的相关设计软件几乎空白，且严重缺乏发展技术基础。各重要工业领域的核心工程设计和应用软件受制于人，我国工业信息化、数字化、智能化严重缺乏本土化、自主化、可控化的CAE软件作为核心枢纽。透平机械作为国防和工业发展的重要领域，其设计分析兼具通用性和特殊性两大特点。通用性主要体现在作为典型的工业集成产品，透平机械的设计涵盖了多学科领域、多技术方向，以流体力学、固体力学、转子动力学、造型建模等通用分析设计技术为基础；特殊性主要来源于其特有的工作原理和设计方法流程，如一维中线分析、二维通流分析、结构强度/流体力学耦合分析、多学科综合优化设计等等，同时在透平机械设计技术的长期发展过程中，积累了大量的设计经验和各方面的分析模型，这些经验模型的积累和合理应用已经成为决定设计水平的核心因素。

然而，目前市场上的商用软件大都分别聚焦于某一学科领域的通用性分析，难以满足透平机械设计多学科交叉、多领域集成、迭代分析优化、大量设计经验模型等特殊需求。反观GE、罗罗、西门子等透平机械领域的跨国巨头，都基于商业及内部软件，开发出了面向自身产品设计的集成化核心设计软件体系。目前专业设计软件体系的缺失已经成为制约我国透平机械设计技术发展的显著瓶颈和软肋。

现有的软件普遍存在以下缺陷：

(1)、透平机械设计个设计模块软件孤立，不同软件只能针对设计某个单独步骤或几个步骤，数据在各个软件间传递易失真、设计软件碎片化、设计可靠性差；

(2)、通用软件臃肿，费用高昂、专业性差；

(3)、一般软件不具备用户设计经验积累、设计知识管理功能。

目前，我国面临着透平机械特别是高端透平机械设计技术和产业大发展的关键时期。国家“十三五”规划、《中国制造2025》等纲领性文件中都明确将高端装备制造业列为发展重点领域。与此同时，国家两机(“航空发动机和燃气轮机”)重大专项呼之欲出。依托国家级产业发展规划和技术攻关历史使命，国内专业化的透平机械CAE软件面临着空前的发展机遇和良好的市场前景。本发明将直接面向包括航空发动机、燃气轮机、工业压缩机、涡轮增压器、各式动力和发电涡轮等在内的透平机械行业，基于透平机械设计优化全流程需求，开发专业化、集成化、可定制化和智能化的透平机械设计CAE系统平台：TURBOTIDES。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的智能化程度低、专业化程度低、可靠性差的缺陷，提供一种基于知识库数据统一管理的透平机械CAE集成平台来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明公开了一种基于知识库数据统一管理的透平机械CAE集成平台，包括：系统分析模块、一维中线模块、几何模块、二维通流模块、三维CFD分析模块、FEA有限元分析模块、知识库模块，其特征在于：所述的系统分析模块用于进行概念设计、可行性分析、热循环分析、选型设计和分析，为透平机械部件具体设计提供设计工况热力学参数；

所述的一维中线模块与系统分析模块相连，在系统分析模块分析结束后，进入一维中线模块，所述的一维中线模块用于根据用户设计要求提供初步几何设计方案，在分析模式下，采用单点和多点计算，对设计工况和非设计工况下的流道各部件和整机性能进行预测，并根据不同应用的具体特点，为用户提供多种经验模型选择；

所述的几何模块与一维中线模块相连，所述的几何模块基于Open Cascade全三维图形处理引擎，采用了VTK加速渲染和实时渲染技术，利用一维中线求解结果数据，生成三位几何模型，同时，为用户实现三维交互设计能力；

所述的二维通流模块与几何模块相连，所述的二维通流模块通过求解子午面欧拉方程和模拟叶片力求解各站点的速度和热力学参数，兼具分析模式和设计模式，在分析模式下，根据已有几何模型，自动生成通流分析网格，然后通过求解二维欧拉方程，应用叶片力模型和经验模型求解二维流场的速度和热力学参数，在设计模式下，根据用户提供的控制目标条件，调整叶片形状，并计算相关的二维流场；

所述的三维CFD分析模块与几何模块相连，所述的三维CFD分析模块用于进行三维流场分析，可由几何CAD模型自动生成结构或非结构网格，可模拟主流道和分支流道，采用CFD技术，可求解从不可压到不同马赫数的可压缩流；

所述的FEA有限元分析模块与三维CFD分析模块相连，所述的三维CFD分析模块的求解结束后，所述的FEA有限元分析模块利用有限元数值方法进行应力应变，热应力和振动模态分析，由CAD模型自动生成非结构网格，同时可从流体计算结果自动设置相关边界条件；

所述的知识库模块用于对系统分析模块、一维中线模块、几何模块、二维通流模块、三维CFD分析模块、FEA有限元分析模块实现设计数据的积累、存储、分析、显示、管理和再使用。

作为优选，所述的系统分析模块提供了朗肯循环分析、燃气轮机和涡喷发动机系统分析、制冷泵循环分析、制热泵循环分析、涡轮增压系统分析、超临界CO布雷顿循环分析、用户自定义循环分析。

作为优选，所述的一维中线模块用于各式轴流、混流和离心压缩机、涡轮，泵，风机的初步选型设计、分析优化及模型校验。

作为优选，所述的经验模型包括Aungier,Lieblein,Koch,Smith,Ainley,Mathieson,Kacker,Okapuu,Dunham,Came,Egli,Baines,Carter的模型和数据。

作为优选，所述的几何模块采用NURBS模型对关键设计曲线和曲面进行模拟，基于控制点和关键参数对三维模型进行准确控制和实时修改，实现了动态实时调整模型，所述的几何模块内嵌二维通流和页间分析解题器，帮助实现叶片载荷的快速优化。

作为优选，所述的几何模块基于通用CAD文件各式，实现外部CAD模型的导入读取、重生成以及再编辑修改，同时可以将内部生成的几何固体模型导出为通用CAD格式，实现与其他商业软件的兼容性。

作为优选，数据库构建结合SVN版本控制技术，可实现核心数据可追溯，实现了企业核心数据和技术的集中存储、集中管理、授权访问和安全更新，对数据库原始数据进行安全加密，确保核心数据文件和核心信息的安全。

作为优选，所述的知识库模块针对透平设计研发各个过程中产生的数据和知识，通过灵活的对象定义处理，可以实现从系统循环、一维分析、几何构型、CFD、FEA仿真模型到实验性能曲线，从经验公式到用户定义的记录类型的存储、输出、读取和搜索，与几何建模、仿真分析设计流程无缝结合，方便在个阶段设计中进行数据的对比分析、重新使用，为用户设计方案的选择和确定提供数据支撑。

本发明相比现有技术具有以下优点：

(1)、全流程集成：集成了从热力循环分析、一维设计、二维通流设计、三维分析、结构材料分析、整体设计优化等透平机械设计流程各个阶段所需的设计分析功能模块，并且均采用当前先进的模拟分析技术；同时，各个模块之间的实现数据和模型的无损传输，避免了常见的数据传递碎片化而导致的数据失真问题，保障了设计流程中的单一数据管理，最大程度保障了设计精度和可信度。

(2)、专业化定制：不同于目前各类通用平台，TURBOTIDES专业针对透平机械设计而开发，其内含的设计分析技术、分析模型、经验参数等均是针对各类透平机械而定制，同时又可以根据客户的特殊需求，提供定制功能，从而打造真正专业化、定制化的CAE设计体系，真正为透平机械设计客户提供专业化平台、定制化服务。

附图说明

图1为本发明一种基于知识库数据统一管理的透平机械CAE集成平台的框图；

图2为实施例1中的一维中线模块分析结果；

图3为实施例1中的由一维中线分析结果生成的三维几何模型；

图4为实施例1中的CFD网格导入控制窗口；

图5为实施例1中的根据几何模型生成的CFD网格；

图6为实施例1中的三维CFD分析模块分析的计算结果；

图7为实施例1中的FEA网格导入控制窗口；

图8为实施例1中的根据几何模型生成的FEA网格；

图9为实施例1中的FEA有限元分析模块计算结果；

图10为实施例1中的FEA有限元分析模块报表。

附图标记为：系统分析模块1、一维中线模块2、几何模块3、二维通流模块4、三维CFD分析模块5、FEA有限元分析模块6、知识库模块7。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

参照图1，本发明公开了一种基于知识库数据统一管理的透平机械CAE集成平台，系统分析模块1、一维中线模块2、几何模块3、二维通流模块4、三维CFD分析模块5、FEA有限元分析模块6、知识库模块7，其特征在于：所述的系统分析模块1用于进行概念设计、可行性分析、热循环分析、选型设计和分析，为透平机械部件具体设计提供设计工况热力学参数；

所述的一维中线模块2与系统分析模块1相连，在系统分析模块1分析结束后，进入一维中线模块2，所述的一维中线模块2用于根据用户设计要求提供初步几何设计方案，在分析模式下，采用单点和多点计算，对设计工况和非设计工况下的流道各部件和整机性能进行预测，并根据不同应用的具体特点，为用户提供多种经验模型选择；所述的几何模块3与一维中线模块2相连，所述的几何模块3基于Open Cascade全三维图形处理引擎，采用了VTK加速渲染和实时渲染技术，利用一维中线求解结果数据，生成三位几何模型，同时，为用户实现三维交互设计能力，针对叶轮机械的具体应用，内嵌了丰富的三维模型和建模算法，包括各种轴流和离心叶轮直纹面或任意曲面，二维轴向或径向叶片等，各式扩压器，回流管道，蜗壳包括双流道蜗壳等，实现了叶轮机械从一维设计到全三维几何模型的快速造型能力，特有的数据库和知识库连接技术，在几何设计过程中的产生的几何数据例如翼型，曲线等和经验可以与系统内嵌的数据库管理系统无缝连接，实现设计数据的积累、存储和再使用；

所述的二维通流模块4与几何模块3相连，所述的二维通流模块4通过求解子午面欧拉方程和模拟叶片力求解各站点的速度和热力学参数，兼具分析模式和设计模式，在分析模式下，根据已有几何模型，自动生成通流分析网格，然后通过求解二维欧拉方程，应用叶片力模型和经验模型求解二维流场的速度和热力学参数，在设计模式下，根据用户提供的控制目标条件，调整叶片形状，并计算相关的二维流场；

所述的三维CFD分析模块5与几何模块3相连，所述的三维CFD分析模块5用于进行三维流场分析，可由几何CAD模型自动生成结构或非结构网格，可模拟主流道和分支流道，采用CFD技术，可求解从不可压到不同马赫数的可压缩流；

所述的FEA有限元分析模块6与三维CFD分析模块5相连，所述的三维CFD分析模块5的求解结束后，所述的FEA有限元分析模块6利用有限元数值方法进行应力应变，热应力和振动模态分析，由CAD模型自动生成非结构网格，同时可从流体计算结果自动设置相关边界条件；

所述的知识库模块7用于对系统分析模块1、一维中线模块2、几何模块3、二维通流模块4、三维CFD分析模块5、FEA有限元分析模块6实现设计数据的积累、存储、分析、显示、管理和再使用；

用户通过系统分析模块1进行概念设计、可行性分析、热循环分析、选型设计和分析，为透平机械部件具体设计提供设计工况热力学参数，在系统分析模块1分析结束后，进入一维中线模块2，一维中线模块2根据用户设计要求提供初步几何设计方案，在分析模式下，采用单点和多点计算，对设计工况和非设计工况下的流道各部件和整机性能进行预测，并根据不同应用的具体特点，为用户提供多种经验模型选择，一维中线模块2处理结束后，几何模块3基于Open Cascade全三维图形处理引擎，采用了VTK加速渲染和实时渲染技术，利用一维中线求解结果数据，生成三位几何模型，同时，为用户实现三维交互设计能力，针对叶轮机械的具体应用，内嵌了丰富的三维模型和建模算法，包括各种轴流和离心叶轮直纹面或任意曲面，二维轴向或径向叶片等，各式扩压器，回流管道，蜗壳包括双流道蜗壳等，实现了叶轮机械从一维设计到全三维几何模型的快速造型能力，特有的数据库和知识库连接技术，在几何设计过程中的产生的几何数据例如翼型，曲线等和经验可以与系统内嵌的数据库管理系统无缝连接，实现设计数据的积累、存储和再使用，一维中线模块2处理结束后，二维通流模块4通过求解子午面欧拉方程和模拟叶片力求解各站点的速度和热力学参数，兼具分析模式和设计模式，在分析模式下，根据已有几何模型，自动生成通流分析网格，然后通过求解二维欧拉方程，应用叶片力模型和经验模型求解二维流场的速度和热力学参数，在设计模式下，根据用户提供的控制目标条件，调整叶片形状，并计算相关的二维流场，二维通流模块4处理结束后，三维CFD分析模块5进行三维流场分析，可由几何CAD模型自动生成结构或非结构网格，可模拟主流道和分支流道，采用CFD技术，可求解从不可压到不同马赫数的可压缩流，三维CFD分析模块5的求解结束后，FEA有限元分析模块6利用有限元数值方法进行应力应变，热应力和振动模态分析，由CAD模型自动生成非结构网格，同时可从流体计算结果自动设置相关边界条件，知识库模块7用于对系统分析模块1、一维中线模块2、几何模块3、二维通流模块4、三维CFD分析模块5、FEA有限元分析模块6实现设计数据的积累、存储、分析、显示、管理和再使用，整个过程专业化程度大大提高，整个过程集成了从热力循环分析、一维设计、二维通流设计、三维分析、结构材料分析、整体设计优化等透平机械设计流程各个阶段所需的设计分析功能模块，大大提高了设计精度和可靠度。

作为优选，所述的系统分析模块1提供了朗肯循环分析、燃气轮机和涡喷发动机系统分析、制冷泵循环分析、制热泵循环分析、涡轮增压系统分析、超临界CO2布雷顿循环分析、用户自定义循环分析。

作为优选，所述的一维中线模块3用于各式轴流、混流和离心压缩机、涡轮，泵，风机的初步选型设计、分析优化及模型校验。

作为优选，所述的经验模型包括Aungier,Lieblein,Koch,Smith,Ainley,Mathieson,Kacker,Okapuu,Dunham,Came,Egli,Baines,Carter的模型和数据，经验模型种类比较多样，便于用户选择。

作为优选，所述的几何模块3采用NURBS模型对关键设计曲线和曲面进行模拟，基于控制点和关键参数对三维模型进行准确控制和实时修改，实现了动态实时调整模型，所述的几何模块3内嵌二维通流和页间分析解题器，帮助实现叶片载荷的快速优化。

作为优选，所述的几何模块3基于通用CAD文件各式，实现外部CAD模型的导入读取、重生成以及再编辑修改，同时可以将内部生成的几何固体模型导出为通用CAD格式，实现与其他商业软件的兼容性。

作为优选，数据库构建结合SVN版本控制技术，可实现核心数据可追溯，实现了企业核心数据和技术的集中存储、集中管理、授权访问和安全更新，对数据库原始数据进行安全加密，确保核心数据文件和核心信息的安全。

作为优选，所述的知识库模块7针对透平设计研发各个过程中产生的“多态”数据和知识，通过灵活的对象定义处理，可以实现从系统循环、一维分析、几何构型、CFD、FEA仿真模型到实验性能曲线，从经验公式到用户定义的记录类型的存储、输出、读取和搜索，与几何建模、仿真分析设计流程无缝结合，方便在个阶段设计中进行数据的对比分析、重新使用，为用户设计方案的选择和确定提供数据支撑。

实施例1

参照图2-10

(1)、进入系统分析模块1,指定工作目录和算例名称，选择循环分析类型(如多级压缩循环)，设置各个组件的参数以及设计或分析工况点热力约束，运行求解器，计算结束后查看各组件热力学参数，为后面一维中线设计和分析提供诸如压缩机进出口压力温度等热力学参数；

(2)、系统分析结束后，进入一维中线模块2，利用设计导向完成叶轮的一维中线设计或分析的设置，其中部分用到的热力条件由系统分析模块1直接传递过来，无需手动输入，运行求解器，计算完成后可以查看整机和各部件的性能参数；

(3)、一维设计分析结束，进入几何模块3，利用一维中线模块2求解的结果，同时根据软件内嵌的三维造型函数，迅速生成三维几何模型，同时，生成叶片beta角、叶片厚度分布等重要的数据分布图，此外，用户还可以更加自己的要求，对几何模型进行手动修改，几何模块3提供了丰富的几何的操作功能；

(4)、进一步进入二维通流模块4，二维通流模块4通过求解子午面欧拉方程和模拟叶片力，求解各站点的速度和热力学参数，在分析模式下，根据已有几何模型，自动生成通流分析网格，然后通过求解二维欧拉方程，应用叶片力模型和经验模型求解二维流场的速度和热力学参数，在设计模式下，根据用户提供的控制目标条件，调整叶片形状，并计算相关的二维流场；

(5)、进入三维CFD分析模块5：根据上游三维几何，利用软件内嵌的网格模板，自动生成计算流体力学分析网格，同时，从一维中线模块2的分析中导入边界条件，完成收敛条件和计算步数的设置后，运行求解器，计算完成后，显示求解结果；CFD还提供了丰富的后处理功能，可以显示诸如压力、温度的等值面云图，从而让计算结果可视化；

(6)、进入FEA有限元分析模块6：生成默认的有限元分析网格，同时从一维中线模块2的分析中导入边界条件，根据三维几何模型直接生成非结构网格，用于有限元计算，选择求解器模型后运行求解器，得到计算结果，通过文本报告来确定材料的屈服应力极限是否达到即可；

(7)、知识库模块7可以与上述各个模块进行交互，上述各个模块的设置参数、运行工况、计算结果都可以保存到知识库模块7，以便后续使用，同时也可以将试验测试数据导入到知识库中，方便各个模块的调用和分析。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种基于知识库数据统一管理的透平机械CAE集成平台，包括：系统分析模块(1)、一维中线模块(2)、几何模块(3)、二维通流模块(4)、三维CFD分析模块(5)、FEA有限元分析模块(6)、知识库模块(7)，其特征在于：所述的系统分析模块(1)用于进行概念设计、可行性分析、热循环分析、选型设计和分析，为透平机械部件具体设计提供设计工况热力学参数；所述的一维中线模块(2)与系统分析模块(1)相连，在系统分析模块(1)分析结束后，进入一维中线模块(2)，所述的一维中线模块(2)用于根据用户设计要求提供初步几何设计方案，在分析模式下，采用单点和多点计算，对设计工况和非设计工况下的流道各部件和整机性能进行预测，并根据不同应用的具体特点，为用户提供多种经验模型选择；

所述的几何模块(3)与一维中线模块(2)相连，所述的几何模块3基于Open Cascade全三维图形处理引擎，采用了VTK加速渲染和实时渲染技术，利用一维中线求解结果数据，生成三位几何模型，同时，为用户实现三维交互设计能力；

所述的二维通流模块(4)与几何模块(3)相连，所述的二维通流模块(4)通过求解子午面欧拉方程和模拟叶片力求解各站点的速度和热力学参数，兼具分析模式和设计模式，在分析模式下，根据已有几何模型，自动生成通流分析网格，然后通过求解二维欧拉方程，应用叶片力模型和经验模型求解二维流场的速度和热力学参数，在设计模式下，根据用户提供的控制目标条件，调整叶片形状，并计算相关的二维流场；

所述的三维CFD分析模块(5)与几何模块(3)相连，所述的三维CFD分析模块(5)用于进行三维流场分析，可由几何CAD模型自动生成结构或非结构网格，可模拟主流道和分支流道，采用CFD技术，可求解从不可压到不同马赫数的可压缩流；

所述的FEA有限元分析模块(6)与三维CFD分析模块(5)相连，所述的三维CFD分析模块(5)的求解结束后，所述的FEA有限元分析模块(6)利用有限元数值方法进行应力应变，热应力和振动模态分析，由CAD模型自动生成非结构网格，同时可从流体计算结果自动设置相关边界条件；

所述的知识库模块(7)用于对系统分析模块(1)、一维中线模块(2)、几何模块(3)、二维通流模块(4)、三维CFD分析模块(5)、FEA有限元分析模块(6)实现设计数据的积累、存储、分析、显示、管理和再使用。

2.根据权利要求1所述的一种基于知识库数据统一管理的透平机械CAE集成平台，其特征在于：所述的系统分析模块(1)提供了朗肯循环分析、燃气轮机和涡喷发动机系统分析、制冷泵循环分析、制热泵循环分析、涡轮增压系统分析、超临界CO2布雷顿循环分析、用户自定义循环分析。

3.根据权利要求1所述的一种基于知识库数据统一管理的透平机械CAE集成平台，其特征在于：所述的一维中线模块(3)用于各式轴流、混流和离心压缩机、涡轮，泵，风机的初步选型设计、分析优化及模型校验。

4.根据权利要求1所述的一种基于知识库数据统一管理的透平机械CAE集成平台，其特征在于：所述的经验模型包括Aungier,Lieblein,Koch,Smith,Ainley,Mathieson,Kacker,Okapuu,Dunham,Came,Egli,Baines,Carter的模型和数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于知识库数据统一管理的透平机械CAE集成平台，其特征在于：所述的几何模块(3)采用NURBS模型对关键设计曲线和曲面进行模拟，基于控制点和关键参数对三维模型进行准确控制和实时修改，实现了动态实时调整模型，所述的几何模块(3)内嵌二维通流和页间分析解题器，帮助实现叶片载荷的快速优化。

6.根据权利要求1所述的一种基于知识库数据统一管理的透平机械CAE集成平台，其特征在于：所述的几何模块(3)基于通用CAD文件各式，实现外部CAD模型的导入读取、重生成以及再编辑修改，同时可以将内部生成的几何固体模型导出为通用CAD格式。

7.根据权利要求1所述的一种基于知识库数据统一管理的透平机械CAE集成平台，其特征在于：数据库构建结合SVN版本控制技术，可实现核心数据可追溯，实现了企业核心数据和技术的集中存储、集中管理、授权访问和安全更新，对数据库原始数据进行安全加密，确保核心数据文件和核心信息的安全。

8.根据权利要求1所述的一种基于知识库数据统一管理的透平机械CAE集成平台，其特征在于：所述的知识库模块(7)针对透平设计研发各个过程中产生的数据和知识，通过灵活的对象定义处理，可以实现从系统循环、一维分析、几何构型、CFD、FEA仿真模型到实验性能曲线，从经验公式到用户定义的记录类型的存储、输出、读取和搜索，与几何建模、仿真分析设计流程无缝结合，方便在个阶段设计中进行数据的对比分析、重新使用，为用户设计方案的选择和确定提供数据支撑。

Images