中线、流线和通流求解器

介绍及求解器

无论机器是在AxSTREAM®平台内设计的还是导入的（通过手动输入几何数据、ATLAS或AxSLICE 工具），预测其性能的必要步骤是一维 / 二维流线计算模块。 在同一个界面中，用户可以根据预期目标、准确度和所需的计算时间来运行中线（一维）、流线（二维）或通流计算。可以计算考虑到实际流体特性情况下的的亚音速、跨音速和超音速流。

虽然这些不同机型的正问题计算是单独授权的，并且是针对每种机型独立的，但是统一的界面能让用户不必再学习类似功能的多个工具，为用户提供方便。

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图1 AxSTREAM® 中单级离心压缩机子午面图

 

这样的计算能够精确和快速地获得叶轮机械的功率、效率、压比以及在流线方向和翼展方向上的运动学和热力学参数的分布。 损失也会被计算和定位，以便设计人员能够清楚地确定他们的机器在哪些地方损失效率，从而得到如何改进机器的线索。

泄漏和二次流动

此外，还能基于所提供的密封几何结构估计泄漏，模拟抽汽、注汽、再循环、冷却流，甚至可以添加热交换器以用于级间冷却或加热。

求解器的类型

中线计算方法是根据节线（平均线）处的计算结果外推轮盘和轮盖处的流动特性的一维计算。

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图2  AxSTREAM® 中多级轴流压缩机一维流线计算结果示例

 

流线计算方法是一种二维计算，它可计算径的多达49个径向翼展截面的实际叶片角度，尤其适用于较长的叶片。

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图3 AxSTREAM® 中涡轮二维流线计算结果示例

 

通流计算是定性计算，它能够检视流动结构以进行优化，包括是否存在冲击，涡流等。Meanline-typesolver

图4 AxSTREAM®  多级离心泵子午面上通流

 

工作范围

该系统对于具有全叶片排、单个转子或定子、反向旋转、带有或不带有冷却或二次流的级，以及具有轴向和/或径向级的流动路径都可以进行分析。 并且可以对流道轮廓进行修改以施加额外的尺寸限制或增加端壁连续性。

损失模型

该软件包括一些行业认可的损耗模型，用于叶型损失、二次流损失、堵塞损失、泄漏损失等，同时允许用户自定义或实施自己的模型并调整每个值的大小，以实现最大的灵活性和工具评估目的。

可视化和后处理

展示叶片角和液/气流角、速度、马赫数、损失和作用力等参数的流向和翼展方向的图形与表格，以及任何计算的翼展方向层面的焓熵图和速度三角形都是可视化的。 此外，可以通过质量平衡图查看机器内的泄漏和二次流。 最后，静态参数和总参数（压力、温度、焓、速度、马赫数等）可以分别在绝对和相对参照系中显示在叶轮机械上。

附加功能

还可以创建数值实验来比较在表格和图形格式的多种计算结果；不同的计算方法、设置、计算中使用的翼展方向层面的数量等。

此外，这些直接求解器也用于AxMAP和AxPLAN模块（需要单独的授权）中，来分别进行灵敏度研究/非设计工况计算和实验设计（DoE）方法优化。

按机器类型可提供的1D / 2D分析模块：

轴流式透平轴流式泵轴流式压缩机轴流式风机离心式压缩机离心式泵离心式风机整体齿轮式压缩机混流式压缩机混流式透平多级离心式压缩机多级离心式泵径流式透平
轴流式透平

AxSTREAM®轴流式透平1D / 2D（一维/二维）计算模块能够计算用于任何流体的冷却几何形状（在叶片前缘、尾缘、叶顶和叶根处），确定带和不带平衡孔时的轴向载荷。 用户可以使用增压室平滑流道直径变化（管或气缸之间），并且可以模拟排气扩压器和进气口，对叶片的尺寸调整和切削，进行带有钻孔、铰孔或铣削的喷嘴以及拉筋和汽水分离器的建模。

轴流式泵

AxSTREAM®轴流式泵1D / 2D（一维/二维）计算模块能够为任何级数的、用于任何不可压缩流体的轴流泵进行计算，确定汽蚀参数并且可以考虑IGV / OGV（进/出口导叶）的影响。

轴流式压缩机

AxSTREAM®轴流压缩机1D / 2D（一维/二维）计算模块能够为任意级数的、用于任何可压缩流体的轴流式压缩机进行计算， 可以在预测喘振、阻塞和失速时考虑IGV / OGV（进/出口导叶）的影响，可以针对任何给定的转速优化安装角。 另外，还可以计算 固定值或百分比的质量流量的抽汽（排汽），例如用于冷却目的。

轴流式风机

AxSTREAM®轴流风机1D / 2D（一维/二维）计算模块能够为用于任何流体、各种应用的风机进行计算; 如汽车、航空航天、工业、用户自定义用途、HVAC（暖通空调系统）等。

离心式压缩机

AxSTREAM®离心式压缩机1D / 2D（一维/二维）计算模块能够计算用于任何可压缩流体的机器并确定轴向载荷。机器可包括径流式和斜流式叶轮（带或不带L形弯管）、带或不带叶片的扩压器、带或不带蜗壳。 可以在预测喘振、阻塞和失速时考虑IGV（进口导叶）的影响，并且可以针对任何给定的转速优化安装角。

离心式泵

AxSTREAM®离心式泵1D / 2D（一维/二维）计算模块能够计算用于任何不可压缩流体的机器，并确定轴向载荷和汽蚀参数。 机器可包括径向和斜向叶轮（带或不带L形弯管）、带或不带叶片的扩压器、带或不带蜗壳。可以在预测喘振、阻塞和失速时考虑IGV / OGV（进/出口导叶）的影响，并且可以针对任何给定的转速优化安装角。

离心式风机

AxSTREAM®离心式风机1D / 2D（一维/二维）计算模块能够计算用于任何可压缩流体的机器并确定轴向载荷。 可对喘振、阻塞和失速进行预测。

整体齿轮式压缩机

AxSTREAM®整体齿轮式压缩机1D / 2D（一维/二维）计算模块能够计算由多级和多轴离心压缩机组成的用于任何可压缩流体的机器，并确定轴向载荷。 部件可包括径向和斜向叶轮（带或不带L形弯管）、带或不带叶片的扩压器、回流器、热交换器、带或不带蜗壳。 可以在预测喘振、阻塞和失速时考虑IGV / OGV（进/出口导叶）的影响，并且可以针对任何给定的转速优化安装角。

混流式压缩机

AxSTREAM®混流式压缩机1D / 2D（一维/二维）计算模块能够为任意数量的轴向和离心级的、用于任何可压缩流体的压缩机进行计算。 可以在预测喘振、阻塞和失速时考虑IGV / OGV（进/出口导叶）的影响，并且可以针对任何给定的转速优化安装角。 另外，可以计算固定值或一定百分比的质量流量抽汽（排汽），例如用于冷却目的。

混流式涡轮

AxSTREAM®径向 – 轴向涡轮1D / 2D（一维/二维）计算模块能够计算带或不带平衡孔时的轴向载荷。用户可以使用增压室平滑流道直径变化（管或气缸之间），并且可以模拟排气扩压器和进气口，对叶片的尺寸调整和切削，对喷嘴安装角进行建模。

多级离心式压缩机

AxSTREAM®多级离心压缩机1D / 2D（一维/二维）计算模块能够计算在给定轴上由多个离心压缩机级组成的、用于任何可压缩流体的机器，并确定轴向载荷。 部件可包括径向和斜向叶轮（带或不带L形弯管）、带或不带叶片的扩散器、回流器、热交换器、带或不带涡壳。 可以在预测喘振、阻塞和失速时考虑IGV / OGV（进/出口导叶）的影响，并且可以针对任何给定的转速优化安装角。

多级离心式泵

AxSTREAM®多级离心泵1D / 2D（一维/二维）计算模块能够计算在给定轴上的由多个离心泵级组成的、用于任何不可压缩流体的机器，并确定轴向载荷和汽蚀参数。 部件可包括径向和斜向叶轮（带或不带L形弯管）、带或不带叶片的扩压器、回流器、热交换器、带或不带蜗壳。 可以在预测喘振、阻塞和失速时考虑IGV / OGV（进/出口导叶）的影响，并且可以针对任何给定的转速优化重新安装。

径流式透平

AxSTREAM®径流式透平1D / 2D（一维/二维）计算模块能够计算带或不带平衡孔时的轴向载荷。 可以模拟排气扩压器，并且可以基于转速对喷嘴安装角进行建模。机器可包括叶轮、叶片（定子）、带或不带入口涡蜗壳的无叶片流道，包括具单独质量流量的双涡旋构造。