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旋转机械集成设计TurboTides

功能模块

       旋转机械集成设计系统 Turbomachinery Integrated Design System (简称TurboTides) 是一款专门针对旋转机械,基于CAE仿真的设计工具,同时也是基于系统工程思想的正向设计系统,为旋转机械行业用户提供一体化、专业化、定制化和智能化的CAE设计工具。

(1)循环分析

• TurboTides循环分析支持如下多种布局形式的热力学循环设计和分析:

✔︎ 朗肯循环—有机朗肯循环(ORC)

✔︎ 燃气轮机循环

✔︎ 超临界CO2循环

✔︎ 制冷循环

✔︎ 涡轮増压匹配

✔︎ 多级压缩系统设计和分析,包括齿轮式多级压缩(IGC)

•支持不同形式的压缩机和涡轮模型选项,如一维中线模型与特性图

•可以被内嵌的优化器调用,实现循环参数的自动优化

(2)一维中线设计和分析

      一维中线模块支持径流/混流/轴流形式的压缩机、涡轮、泵和风机的初步设计与分析以及基于试验/仿真数据的校准(Data Reduction)功能

✔︎ Data Reduction功能可以校准一维模型,使其在整个性能图上逐点和试验/仿真数据相匹配

✔︎ 支持真实流体模型和两相流计算

✔︎ 用户自定义函数功能(UDF)允许用户更改程序的默认模型和功能

✔︎ 可结合操作便捷的智能优化器,进行一维中线模型参数的优化

✔︎ 支持缩放、切割、流道剪切和调整几何模型等功能

(3)二维通流分析

       二维通流计算包括子午面(S2面)通流计算和叶间(S1面)通流计算。

✔︎ 基于流线曲率法。

✔︎ 从三维几何自动生成网格。

✔︎ 自动获取叶片几何信息(叶片角,厚度,倾角)。

✔︎ 考虑损失模型,偏移角模型,阻塞模型和径向掺混。

✔︎ 支持流道和叶型优化,操作便捷。

4)几何建模

几何造型模块全面支持三维几何模型的生成。

✔︎ 离心或轴流压缩机、涡轮、泵、鼓风机以及风机中常见组件的几何构型

✔︎ 提供丰富的实时可视化几何编辑功能,包括通流部件加/减/编辑调整、机械结构编辑(轮背形状、倒角、倒圆及轴孔等)以及叶轮切割及放缩功能

✔︎ 三维几何模型导入功能,可针对流道、叶片、轮盘以及轮背进行导入并参数化建模, 内嵌数据库可便捷地存储与重复使用三维部件模型

✔︎ 强大的蜗壳编辑功能,可方便地控制并编辑各种横截面、蜗舌、出口段管道以及双蜗壳等构型

✔︎ 支持各种翼型的生成,如NACA, DCA,MCA等,提供三维模型通用格式的导入/导出功能


(5)三维CFD流场仿真分析

三维CFD流场仿真分析提供釆用非结构化网格的全三维基于压力法的流场仿真分析求解器。

✔︎ 支持并行计算,计算核数无上限限制

✔︎ 网格自动生成,边界条件自动设置

✔︎ 支持空化及两相流的仿真计算

✔︎ 操作便捷的后处理功能,包含文本报告、网格/云图/矢量/流线/等值面的视图

✔︎ 支持真实气体计算,且可自动生成真实气体和液体的热力学物性参数

✔︎ 可便捷地比较三维CFD流场分析和一维中线模块预测结果

✔︎ 提供与第三方软件CFX TurboGrid的方便接口

✔︎ 边界条件从一维模块自动导入,对应的工质也自动导入

(6)三维FEA有限元模块

      支持叶轮、叶片以及蜗壳的有限元分析。

✔︎ 提供静强度分析、热分析和模态振动分析功能

✔︎ 支持采用线性和非线性材料进行计算分析,包括弹性、塑性、蠕变和超弹性材科

✔︎ 便捷的前处理功能:网格自动生成,载荷与约束自动设置

✔︎ 流道和叶片表面载荷可自动从CFD流场仿真分析结果中载入

✔︎ 方便易操作的后处理功能,包含文本报吿、坎贝尔图、干涉图、 云图以及变形图等

✔︎ 可快速计算重量和转动惯量等

(7)嵌入式数据库

      嵌入式数据库是一个可部署在网络上的、具有版本控制功能的数据存储中心,与设计模块能够进行无缝衔接。用户通过数据库可方便地保存和重复使用已有设计模型、测试数据、几何模型以及自定义函数。

任何TurboTides中的对象(部件、机器、曲线、流体模型等)都可以保存到数据库中并重新加载到当前设计中

面向对象的数据库可以录入性能图、部件、机器、几何模型以及流体模型等各种复杂数据结构

✔ 允许用户自定义数据记录类型并通过脚本指定属性

✔ 存储在数据库中的所有内容都是可搜索、可恢复及可复用的

(8)优化设计

在设计的全流程的优化和局部优化都可使用TurboTides内置的优化功能。

✔ 提供第四代基于人工智能及机器学习的优化算法,有效解决大变量、大计算量、多目标优化、黑箱的优化设计问题

✔ 优化器可单独或组合调用循环、一维、二维通流、CFD和FEA求解器

✔ 通过脚本编写,用户可以自定义复杂的优化过程,如包含CFD和FEA的多学科优化来优化流场和叶轮结构

技术优势

(1) 集成一体化的正向设计系统

     

(2)独特的模化设计技术

      TurboTides独有的Data Reduction 技术,可以运用试验数据或三维CFD结果,对一维模型进行修正, 形成精确的一维校准模型。在校准模型的基础上,可以对原始设计进行几何放缩,切割及工质替换等模化操作,形成的一维模型可以对新设计进行快速精确预测。模化设计技术对机器的快速选型、产品系列化的研发以及提高设计迭代速度具有重要意义。

(3)全流道的参数化导入功能

      TurboTides可以在几何模块中导入叶片流道及蜗壳,并且能够对其进行参数化,抽取相应的参数化特征参数,参数化后的模型能够通过相应的控制点进行调整,为后续的产品优化设计奠定基础。

(4)自动网格生成技术,简单易用的CFD及FEA分析

     TurboTides根据不同类型的旋转机械提供了相应的网格模板、边界条件和载荷的设定,用户通过简单的几 步操作就能完成网格自动生成及高精度的CFD及FEA的分析,极大地降低了用户的使用门槛,提升了产品设计迭代效率。

(5)内嵌统一数据库,知识自动积累

      TurboTides可以对已有CAD模型进行逆向导入并反向生成一维模型,然后通过Data Reduction功能导入已有性能数据产生校准的高精度一维模型,从而形成新一代设计的基础,这一切都离不开TurboTides独有的内嵌的数据库的支持。 TurboTides数据库功能可自动积累设计方法、设计数据、设计模型,方便地实现产品的系列化设计以及基于已有设计模型的持续优化与改进。

(6)多学科、多目标、多层次综合优化设计技术

      TurboTides集成了第四代基于AI/ML的优化算法,能够快速寻优,提高设计品质。同时用户能够在系统分析、一维分析、二维分析及三维分析模块调用优化器进行不同层次的优化设计,涵盖热力学、气动、结构强度等多个学科,从而真正实现多学科、多目标、多层次综合优化设计。

(7) 自主可控

      TurboTides是一个中国拥有完整知识产权的工业CAE软件,对打破技术封锁有重要意义。太泽透平技术公司开发了全部超过350万行的源代码,并且可提供快速本土化技术支持以及针对本土用户需求精准定制开发,对本土用户的应用具有更高的价值。

客户价值

(1)有助于形成完整的设计研发体系,提高公司的研发能力

       依托于高度集成的、一站式设计系统TurboTides,结合软件内嵌的标准设计流程及行业专家设计知识,用户单位可快速形成基于TurboTides的旋转机械高效设计研发体系,持续提升创新能力及产品可靠性,降低产品研制试验费用,缩短产品研制周期。

(2)支持技术经验积累、管理及传承数据资产

      TurboTides内嵌数据库功能为用户积累设计经验创造了条件,为设计技术的积累和传承提供了一个有效的数字化平台。借助此内嵌式数据库,企业技术人员可以存储和管理设计数据、设计方法以支持未来的研发设计,降低设计成本和风险,同时不会因为人员的变动而丢失先进的设计知识和宝贵的设计数据。

(3)强有力的本土化技术支持团队

TurboTides软件的技术支持团队经验丰富、人数众多、专业门类齐全。可提供如下服务:

软件售后有针对性的使用培训,以用户熟练应用为基准

使用过程中出现的软件技术问题,技术支持人员24小时内响应

经验丰富的工程咨询团队能够对企业工程师设计方面的疑问进行及时交流与答疑

✔ 公司不定期地组织线上或线下的技术培训会及研讨会,优先安排购买软件的企业用户参加

(4)能够根据用户业务发展进行定制化开发

     TurboTides是一个中国拥有完整知识产权的重要工业CAE软件,我们拥有全部超过350万行的源代码,并基于TT-Foundation软件基座对客户的需求进行快速地定制化开发,真正地解决企业现在或者未来的技术难题。

应用案例

      我们利用TurboTides设计系统已经成功完成了近百个工程咨询项目,这些项目均得到了客户的高度评价,典型的案例如下:

✔ 35kW微型燃气轮机整机设计与样机制造

天然气余压发电透平膨胀机整机设计

有机朗肯循环(ORC)的涡轮发电系统设计

燃料电池高速空压机的气动与结构设计

20HP~100HP离心式制冷压缩机气动设计

0.24kg/s双级离心式制冷压缩机气动设计

100m³/min高速鼓风机气动设计

局部进气轴流涡轮气动设计

低温升MVR压缩机气动设计

压比5.3涡轮增压器压气机扩稳设计

0.64kg/s加中冷两级离心压缩机气动设计

高性能对旋风机气动设计

多款曝气鼓风机气动与结构设计

多款风机改型总体设计

客户评价:

1  Shuo Li, Ph.D.Bloom Energy

       We are impressed by this product and would like to recommend it to benefit the whole

turbomachinery community.

2  George J. Maddox, BSME, MBA,(PumpWorks)

      The technical support that TurboTides provides is not just for the software but includes technicalsupport in the event a customer has difficulties with a particular design.

3  Donovan Thompson,(BSMEYumac Products, LLC)

      TurboTides has an excellent technical support staff that will respond very quickly to answer anyquestions, resolve issues, or give guidance in the use of the software.

4 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司

评价内容:太泽人的开拓创新精神深植于合作的沃土之中,太泽人的专业化和工程化系统思维更是锚定在产品的实际应用之中,太泽人的精湛技术和服务至上理念更是让双方团队共同开创了多项第一,感谢过往的合作成果为我们筑起信任的基石,愿未来的日子继续并肩作战,收获共赢,共享成长。

5 陕西嘉惠动力技术有限公司

评价内容:我是陕西嘉惠动力技术有限公司技术部骆骞,目前已经使用TurboTides软件两年多,

下面我将从几个方面谈谈自己的使用感受:

一、从2019年刚开始接触他们软件到现在,软件的功能和使用过程的稳定性提高了很多;

与其他同类软件比一体化的设计平台确实方便了很多,同时也避免了数据传输误差,软件界面

相对简洁对于新手也是比较友好的;

二、购买软件后的软件功能教学过程相比同类软件要长一些,同时对于设计使用中的疑问他们的

工程师回答的都很快捷和实用,优质的售后服务这一点也是我们放弃原有商业软件的主要原因之一;

三、去年年底我们新订委托太泽透平的工程设计项目进展也很顺利,有部分项目已经成功运行,节能效果

获得用户的好评;这些工程设计对我公司快速切入市场很有意义,后续我们双方将继续加强这方面的合作。

6 东方汽轮机厂有限公司

评价内容:该轴向推力评估模块应用于工程中径流叶轮轴向推力评估,可大幅提升推力评估效率及精确度。另外,Data Reduction模块功能提供了用户利用试验或高精度仿真数据进行轴向推力计算模型的校准功能,又拓宽了该轴向推力评估模块的适用领域。

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