Доклады III Международной Научно-Технической Конференции "Механика жидкости и газа", 7-9декабря 2004г., Донецк
ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ОБТЕКАЕМОГО КРЫЛОВОГО ПРОФИЛЯ ПРИ ПОМОЩИ ПРОГРАММНОГО ПАКЕТА ViziFlow
Волошин В.В., студент, Козыряцкий Л.Н., канд.
тех. наук, доц.
Донецкий национальный технический университет
Рассмотрены проблемы автоматизации проектирования профиля проточной части рабочего колеса. Предложены методы эффективного проектирования и доводки в CAD – системах.
The problems of automation of designing of a structure of a flowing part of the driving wheel are considered. The methods of effective designing and operational development in CAD - systems are offered.
Проектирование проточных частей турбомашин связано с численным методом расчета вязкого течения, что, зачастую, представляет довольно сложную задачу [1]. Традиционная методология разработки проточной части новых турбинных механизмов предполагает стадию доводки опытных вариантов новых машин, что занимает до 70% от общего времени разработки. В значительной мере это связано с недостаточной адекватностью используемых математических моделей. Трудности с этим характерны для отечественных ОКБ и заводов, зачастую именно организация разработки опытного изделия, серийного выпуска и организация обслуживания и ремонта являются препятствием для развития этой области машиностроения.
Таким образом, жизненно необходим быстрый переход на современные CAD/CAM/CAE, PDM, SCADA - технологии, использование новейших подходов в области виртуального производства, международных стандартов STEP, P-LIB и т.д. С другой стороны, сложно сориентироваться в многообразии технологий и программных средств. Стоимость техники и программного обеспечения, которое ведущие корпорации типа Boeing, Rolls&Royse, Pratt&Witney разрабатывают с учетом своих нужд, чрезвычайно высока. При этом на основе универсальных систем (Euklid, CATIA, CADDS 5, Pro/Engineer, Unigraphics) ими разрабатываются приложения для своих производств, представляющие Ноу/Хау предприятий и не продаваемые ни на каких условиях [2].
В работе по определению путей перевода отечественного насосо- и турбиностроения на современные CAD/CAM - технологии прежде всего необходимо сосредоточиться на автоматизации разработки профилей лопаток. Из опыта применения таких систем в отечественном производстве [3, 4] известно, что именно здесь ощущается наибольший эффект от автоматизации, что позволяет резко сократить затраты времени и ресурсов на перечисленные процессы и при доводке идти именно по пути перепрофилирования лопаток.
В качестве примера ниже рассматривается математическое моделирование лопатки в программном комплексе ViziFlow.
Данная система позволяет без особых сложностей смоделировать обтекаемый профиль любой сложности, и без сомнения, может быть применена при разработке лопаток вентиляторов, направляющих аппаратов, рабочих колес насосов и т.д. Были построены четыре модели лопатки, имеющей различный угол атаки (-100…+200) (рис.1). На рис. 1,г также были построены области высокого и низкого давлений (затемненные участки).
а). б).
в). г).
Рисунок 1 – Результаты построения картины обтекания профиля лопатки несжимаемой вязкой жидкостью при различных углах атаки в пакете ViziFlow а) - a=-100; б) a>=00; в) a>=+100; г)a>=+200
Данный пример является одним из наиболее простых, однако возможно построение трехмерного профиля той же самой лопатки, что дает новые возможности в области проектирования.
К возможностям такого способа моделирования следует отнести (как одну из главных особенностей) автоматический контроль размеров, радиусов скруглений, их центров, контроль сглаженности поверхностей и т.д. . В системах подобного уровня существуют команды позволяющие производить контроль гладкости и автоматическое сглаживание с заданным «коридором» точности [3]. Поэтому эта проблема решается достаточно просто.
В целом можно сказать, что использование технологии системного анализа и программных комплексов, в сочетании с отечественным опытом предыдущих работ по САПР, позволяют достаточно быстро создать системный проект по комплексной автоматизации проектирования, изготовления, испытаний и доводки турбомеханизмов в условиях ОКБ. При этом с помощью современных CAD/CAM-систем (типа Cimatron, Unigraphics, CADDS 5, CATIA, Euklid или Pro/Engineer) открывается реальная перспектива для комплексной автоматизации разработки деталей не только из обычных, но и из композиционных материалов. Это позволит существенно сократить цикл изготовления и доводки, поможет сертифицировать как машины, так и процесс их производства.
Список источников
1. И.А.Кривошеев, А.П Воронков, А.В. Карпов Использование CAD/CAM и PDM-технологии при проектировании и доводке авиационных ГТД // Доклады конференции CAD/CAM/PDM-2001
2. Гнесин В.И. Расчет пространственного трансзвукового течения в осевой турбинной ступени. Новости АН СССР. Механика жидкости и газа №6.
3. Руководство пользователя системы Cimatron. Bee Pitron Ltd., version 11.02
4. Ершов С.В., Русанов А.В. Комплекс программ расчета трехмерных течений в многовенцовых машинах. Свидетельство про государственную регистрацию прав автора, ПА №77. Государственное агентство Украины по авторским правам