(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111354056.3 (22)申请日 2021.11.12 (71)申请人 西安热工 研究院有限公司 地址 710048 陕西省西安市碑林区兴庆路 136号 申请人 西安西热节能技 术有限公司 (72)发明人 屈杰　高庆　朱蓬勃　马汀山　 居文平　谷伟伟　曾立飞　潘博　 张京华　李圣　崔巍　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 姚咏华 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于CFD的旋转隔板通流级气动特性计 算方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于CFD的旋转隔板通流 级气动特性计算方法， 本发明的计算模型能够精 准捕捉旋转隔板窗口周向开口面积不一致时， 不 同旋转窗口汽流出流后， 相互间以及其与叶栅主 流间的三维复杂掺混现象 的。 可获取不同转动转 角与通流流量所对应的函数关系式， 为工程设计 提供更精 准的基础数据。 本发明采用不同数值仿 真计算模型， 通用性较强。 权利要求书2页 说明书4页 附图5页 CN 114662416 A 2022.06.24 CN 114662416 A 1.一种基于 CFD的旋转隔板通 流级气动特性计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1， 建立1:1实体尺寸的三维旋转隔板通流级计算域模型， 三维旋转隔板通流级计算域 模型包括旋转隔板进汽窗口、 喷 嘴组引流过渡段、 静叶喷 嘴及动叶的计算 域模型； S2， 对三维旋转隔板通 流级计算 域模型进行网格刨分生成多块结构化网格； S3， 对旋转隔板通流级计算域模型， 依据物理实 际条件进行边界条件设置建立数值仿 真计算模型， 进行流动数值 求解； S4， 利用建立的数值仿真计算模型， 通过改变旋转隔板进汽窗口旋转开度， 获取得不同 转动转角与通 流流量所对应的函数关系式； 通过改变旋转隔板进汽窗口旋转开度至全关， 获取最小冷却角边界下， 旋转隔板后通 流级气动特性， 评估其是否存在鼓风发热安全隐患。 2.根据权利要求1所述的一种基于CFD的旋转隔板通流级气动特性计算方法， 其特征在 于， S1中， 建立 三维旋转隔板通 流级计算 域模型的具体方法如下： S11， 建立旋转隔板进汽窗口计算域模型， 旋转隔板进汽窗口周向开口面积不一致， 为 非轴对称布置， 计算 域模型为全周模型； S12， 建立喷 嘴组引流过渡段计算 域模型， 计算 域模型为全周计算模型； S13， 建立静叶喷嘴及动叶计算域模型， 静叶喷嘴为成组的周向性模型， 动叶模型为旋 转周向性模型。 3.根据权利要求2所述的一种基于CFD的旋转隔板通流级气动特性计算方法， 其特征在 于， 运用几何模型建立软件建立旋转隔板进汽窗口计算域模型、 喷嘴组引流过渡段计算域 模型和静叶喷 嘴及动叶计算 域模型。 4.根据权利要求1所述的一种基于CFD的旋转隔板通流级气动特性计算方法， 其特征在 于， S2中， 网格刨分的具体方法如下： S21， 将旋转隔板进汽窗口及喷嘴组引流过渡段三维计算域模型进行网格刨分， 通过由 顶至下的方式， 生成多重拓扑块的结构网格； 网格生成时在壁面进行网格加密， 同时采用O 型网格生成边界层， 生成网格时， 网格最大长 宽比小于10 0， 正交角大于45度； S22， 将静叶喷嘴及动叶的三维计算域模型进行网格刨分， 静叶进口流道及叶片进出口 延伸处的拓扑结构采用H ‑O‑H结构化网格， 静叶叶片表面采用O型拓扑贴体网格， 分别进行 周向、 轴向及径向节点加密以保证后期数值 求解。 5.根据权利要求4所述的一种基于CFD的旋转隔板通流级气动特性计算方法， 其特征在 于， 将旋转隔板进汽窗口及喷嘴组引流过渡段三 维计算域模 型导入网格生 成软件ICEM进 行 网格刨分； 将静叶喷嘴及动叶的三维计算域模型导入网格生成软件NUMECA  AUTO GRID进行网格 刨分。 6.根据权利要求1所述的一种基于CFD的旋转隔板通流级气动特性计算方法， 其特征在 于， S3中的具体方法如下： S31， 旋转隔板进汽窗口主流进口设置总压、 总温、 湍流度边界条件， 流动方向与进口面 垂直； 动叶出口设置出口平均静压边界条件； 计算域分别设置静止域及旋转域， 旋转域及旋转壁面根据实际转速情况设置旋转速权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114662416 A 2度， 动静交界区域数据传递方式为混合平面， 其 余固体壁 面设置为均匀为 绝热无滑移壁面； S32， 求解三维粘性可压缩非稳态流动传 热控制方程组， 并引入Boussinesq湍流模型假 设使湍流计算雷诺时均Navier ‑Stokes方程组封闭， 通过计算获取流体计算域压力、 温度及 流速的气动参数。 7.根据权利要求6所述的一种基于CFD的旋转隔板通流级气动特性计算方法， 其特征在 于， 静止域中包括旋转隔板进汽窗口、 喷 嘴组引流过渡段以及静叶； 旋转 域中包括动叶。 8.根据权利要求6所述的一种基于CFD的旋转隔板通流级气动特性计算方法， 其特征在 于， 三维粘性可压缩非稳态流动传热控制方程组通用形式如下： 式中ρ 是流体密度； 为通用变量， 能够代表u、 v、 w、 T以及k和 ε 的求解变量， 为广义 扩散系数， 为广义源项， 其中 与 的表达式是在数值计算模型中基于特定变量给出的 定义； 引入基于Bous sinesq假设的湍动粘度， 将雷诺 应力表示成湍动粘度的函数， 即： 式中， μt为湍动粘度， k 为湍动能， δij为克罗内克符号。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114662416 A 3