CN111368378B - 一种叶轮机械cae+cad联合设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种叶轮机械CAE+CAD联合设计方法，包括如下步骤：一维气动设计、获得叶轮机械各部件的三维造型、三维数值仿真分析以及有限元结构分析和获得可直接用于机械加工的图纸，基于TurboTides一体化设计平台，根据用户第二步得到的三维几何模型，一键式操作导入CFD模块和FEA模块，校验该模型是否满足实际需求，用户可一键导入到SolidWorks中，生成各部件的详细三维结构以及可直接用于机械加工的二维图纸。与现有技术相比，具有以下优点：（1）设计软件统一化：设计数据的有效管理和集成，降低软件间交互误差；（2）自动化详细设计：一键式CAD详细设计，生成可直接用于加工的CAD图纸；（3）形成有效的设计规范：有效管理人员协同工作，形成统一规范。

Description

一种叶轮机械CAE+CAD联合设计方法
技术领域
本发明涉及叶轮机械分析设计技术领域，具体来说是一种叶轮机械CAE+CAD联合设计方法。
背景技术
叶轮机械作为能量转换装置为人类社会获取各种动力，在航空、能源、电力、石化、环保、轨道交通等领域有着非常重要的作用。
在当前的叶轮机械设计过程中，许多企业和研究单位的设计人员是通过使用商用CAE软件进行叶轮机械各部件的设计，然后从软件导出三维几何参数或者三维模型，接着通过商用CAD软件对各部件进行详细的结构设计并完成机械加工图纸绘制，这个过程存在以下缺点：
（1）仿真工具分散：传统设计通常在多种平台进行完成，数据之间的交互困难，同时不利于协同工作；
（2）设计自动化程度低：气动设计、结构设计、图纸绘制涉及到大量的重复性工作。设计人员常常花费大量时间进行几何建模、网格划分，数据分析和图纸绘制上，并且会出差错；
（3）设计缺乏规范：不同工程师处理方法不同，应用不同的软件，形成不同的设计方法，无法形成统一的规范，不易于有效管理。
因此要对以上开发流程进行一个有效整合，从而提升叶轮机械行业的快速设计能力，这也是未来工业自动化设计重要需求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中叶轮机械领域产品开发流程中存在仿真工具分散，自动化程度低及设计缺乏规范的缺陷，提供一种叶轮机械CAE+CAD联合设计方法来解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种叶轮机械CAE+CAD联合设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
一、一维气动设计
基于TurboTides一体化设计平台，用户在界面中输入设计工况，一键式操作，对流道内的各部件进行初步成形设计，生成基本流道一维几何模型，并预测计算出性能参数；
二、获得叶轮机械各部件的三维造型
基于TurboTides一体化设计平台，根据用户第一步得到的一维几何模型，一键式操作导入几何模块，生成各部件的三维造型；
三、三维数值仿真分析以及有限元结构分析
基于TurboTides一体化设计平台，根据用户第二步得到的三维几何模型，一键式操作导入CFD模块和FEA模块，校验该模型是否满足实际需求；
四、获得可直接用于机械加工的图纸
用户可一键导入到SolidWorks中，生成各部件的详细三维结构以及可直接用于机械加工的二维图纸。
作为优选，所述的叶轮机械是指以连续旋转叶片为本体，使能量在流体工质与轴动力之间相互转换的动力机械。
作为优选，所述的叶轮机械包括压缩机、鼓风机、燃气轮机、蒸汽轮机、水泵中的一种。
作为优选，所述的各部件包括叶轮机械中的进口段、转子、静子、有叶扩压器、无叶扩压器、回流通道、以及蜗壳中的一种或几种。
本发明的一种叶轮机械CAE+CAD联合设计方法，包括如下步骤：一维气动设计、获得叶轮机械各部件的三维造型、三维数值仿真分析以及有限元结构分析和获得可直接用于机械加工的图纸，与现有技术相比，具有以下优点：（1）设计软件统一化：设计数据的有效管理和集成，降低软件间交互误差；（2）自动化详细设计：一键式CAD详细设计，生成可直接用于加工的CAD图纸；（3）形成有效的设计规范：有效管理人员协同工作，形成统一规范。
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，用以较佳的实施例配合详细的说明，说明如下：
实施例1
一种叶轮机械CAE+CAD联合设计方法，包括如下步骤：
步骤一、基于TurboTides一体化设计平台的一维模块进行一维设计；
步骤二、基于TurboTides一体化设计平台，根据用户步骤一得到的一维几何模型，一键式操作导入几何模块，生成各部件的三维造型；
步骤三、基于TurboTides一体化设计平台，根据用户步骤二得到的三维几何模型，一键式操作导入CFD模块，进行数值模拟分析；
与此同时用户也可以一键式操作导入FEA模块，进行有限元分析；
步骤四、用户在TurboTides几何模块中点击SolidWorks按钮；
用户选择部件种类，以及图纸格式；
然后各部件的三维模型数据自动导入到SolidWorks软件中，自动生成可直接用于加工的二维图纸。
综上所述，本发明的一种叶轮机械CAE+CAD联合设计方法，包括如下步骤：一维气动设计、获得叶轮机械各部件的三维造型、三维数值仿真分析以及有限元结构分析和获得可直接用于机械加工的图纸，与现有技术相比，具有以下优点：（1）设计软件统一化：设计数据的有效管理和集成，降低软件间交互误差；（2）自动化详细设计：一键式CAD详细设计，生成可直接用于加工的CAD图纸；（3）形成有效的设计规范：有效管理人员协同工作，形成统一规范。
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 (4)

1.一种叶轮机械CAE+CAD联合设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
一、一维气动设计
基于TurboTides一体化设计平台，用户在界面中输入设计工况，一键式操作，对流道内的各部件进行初步成形设计，生成基本流道一维几何模型，并预测计算出性能参数；
二、获得叶轮机械各部件的三维造型
基于TurboTides一体化设计平台，根据用户第一步得到的一维几何模型，一键式操作导入几何模块，生成各部件的三维造型；
三、三维数值仿真分析以及有限元结构分析
基于TurboTides一体化设计平台，根据用户第二步得到的三维几何模型，一键式操作导入CFD模块和FEA模块，校验该模型是否满足实际需求；
四、获得可直接用于机械加工的图纸
用户可一键导入到SolidWorks中，生成各部件的详细三维结构以及可直接用于机械加工的二维图纸。
2.根据权利要求1所述的一种叶轮机械CAE+CAD联合设计方法，其特征在于：所述的叶轮机械是指以连续旋转叶片为本体，使能量在流体工质与轴动力之间相互转换的动力机械。
3.根据权利要求1所述的一种叶轮机械CAE+CAD联合设计方法，其特征在于：所述的叶轮机械包括压缩机、鼓风机、燃气轮机、蒸汽轮机、水泵中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种叶轮机械CAE+CAD联合设计方法，其特征在于：所述的各部件包括叶轮机械中的进口段、转子、静子、有叶扩压器、无叶扩压器、回流通道、以及蜗壳中的一种或几种。
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