在航空航天与能源动力领域,涡轮发动机性能至关重要。涡轮作为核心动力转换部件,将高温高压燃气的动能转化为机能,驱动压气机旋转并产生巨大推力,需应对高温、高压及高转速的复杂挑战,其械设计水平直接决定了发动机的性能上限。
在对涡轮进行研究与优化设计时,精准的仿真分析不可或缺,秩益科技自主开发的高解析度工业仿真软件DIMAXER优势显著:
高效灵活的网格处理
DIMAXER 高效灵活的网格处理技术,能快速生成契合涡轮叶片复杂几何的高质量网格,针对精细气膜孔与复杂曲面,可自动加密、自适应调整。
跨尺度物理场的高解析度捕捉
相同算力成本下,仿真解析度提升超 2 个量级,精准捕捉细微物理现象、解析湍流细节,为叶片设计优化输送精准信息,增强其在高温等极端环境的可靠性。
1.5级Aachen Turbine
采用DIMAXER对一级半高负荷高压涡轮进行仿真。
总的网格单元数为50万,采用4阶精度求解,约6080万求解点。沿叶高方向设置了30个网格点,其中5个点布置在动叶叶顶间隙内。

一级半涡轮网格,复制为整周
以下为通道内的涡结构云图和80%叶高处的速度云图,可以看出DIMAXER具备较高的解析度,可为涡轮级气动设计仿真提供精准支撑。
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80%叶高流面马赫数云图 |
涡结构云图 Q准则速度着色,Q=5e7 |
E3高效节能发动机大涡模拟
E3(Energy Efficient Engine,高效节能发动机)是GE公司在20世纪70-80年代研发的先进航空发动机技术验证项目,旨在提升燃油效率和降低排放。其中,涡轮部件设计为两级高压涡轮,五级低压涡轮,涡轮部件共 14 个叶片排。
低压涡轮转子为带冠设计。高压涡轮(HPT)设计采用了如高性能叶片,独特的气膜冷却系统和主动间隙控制等多项创新技术,为后续商用发动机(如GE90、GE9X等)奠定了基础。
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E3全部涡轮子午面流道 |
E3高压涡轮子午面流道 几何参数 |
E3高压涡轮的冷气膜技术,将冷却气流从叶片内部或高压压气机引出,经气膜孔喷至叶片表面形成低温气膜 。其气膜孔分布特点:

NASA-E3高压涡轮静子叶片叶轮冷气边界
以静子叶轮的结构为例,展示冷气边界的布局特点
本次我们计算了第一级的高压涡轮,重点关注高压气体流动特性和冷气膜边界与主气流的掺混效果。
1. 灵活高效的网格方案
传统旋转机械叶轮仿真通常采用单通道流域计算,交界面附近存在精度损失,且该损失逐级增加,本案例基于DIMAXER 软件进行了一级高压涡轮全环计算。
01 全环叶轮网格处理
全环网格560万,超3亿求解点。网格近壁面尺寸为6e-05m,叶片壁面的yPlus为30~50。
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S1叶片前缘处理 |
R1叶片前缘处理 |

叶轮整体网格
02 网格交界面的切分处理