Разработка современных турбин (газовых, паровых), компрессоров и насосов требует решения комплекса задач по оценке прочностного состояния ротора, лопаток и корпусных элементов при воздействии высоких центробежных нагрузок, температурных градиентов и вибраций. Ключевые риски связаны с локальной концентрацией напряжений в переходах лопаток и дисков, резонансными явлениями на критических скоростях и работой материалов в условиях ползучести. Отрасли необходимы инструменты для уверенного расчетного обоснования конструкции, позволяющие минимизировать натурные испытания.
CAE Fidesys является мощной системой инженерных расчетов на базе методов конечных элементов (МКЭ) и спектральных элементов (МСЭ), которая обеспечивает комплексный анализ прочностных и динамических характеристик турбомашин. Система поддерживает расчеты роторной динамики, анализ собственных частот и форм колебаний, оценку запаса прочности при статических и циклических нагрузках, термомеханический анализ при высоких температурах, контактное взаимодействие в соединениях. Это позволяет выполнять как локальный анализ элементов (лопатки, диски, переходы, корневые сечения, крепежные отверстия), так и расчеты крупных сборок (ротор в сборе, корпус, направляющие аппараты), выявляя критические зоны и потенциальные очаги разрушения на ранних стадиях.
Отдельно стоит выделить задачи оптимизации, ориентированные на современные требования: снижение массы ротора и дисков при сохранении требований по прочности и динамической устойчивости, с учетом доступных материалов и технологических ограничений. Такой подход позволяет систематически улучшать экономичность и надежность турбомашин через расчетно-экспериментальную связку.
Выбирая CAE Fidesys, вы получаете надежную и гибкую платформу для поддержки разработки турбомашин, сокращения сроков доводки и повышения качества инженерных решений.
Основные задачи
Примеры решаемых задач
- Прочностной расчет лопаток: оценка НДС пера и хвостовика лопатки при центробежных и газовых силах; анализ концентраторов в переходных зонах.
- Прочность дисков: расчет напряжений от вращения и температурного перепада; оценка влияния отверстий и посадочных натягов.
- Критические скорости ротора: определение резонансных частот валопровода, построение диаграмм Кэмпбелла, прогноз вибросостояния.
- Контакт в замковых соединениях: анализ давлений и напряжений в елочных / ласточкиных хвостах лопаток.
- Термоупругость корпуса и ротора: расчет изменения формы корпусных деталей и изменения радиальных зазоров при разогреве/остывании.
- Динамика пусковых режимов: оценка прохождения критических частот при разгоне, расчет переходных колебаний.
- Оптимизация формы диска: минимизация массы диска за счет изменения профиля полотна при соблюдении запасов прочности.
- Топологическая оптимизация и аддитивное производство: генеративное проектирование облегченных элементов (направляющих аппаратов, кронштейнов, корпусных вставок) со сложной внутренней структурой для изготовления методами 3D-печати, обеспечивающее снижение массы при сохранении жесткости и прочности
- FSI-взаимодействие: связанный расчет CAE Fidesys — FlowVision, расчёт амплитуд вынужденных колебаний и учёт влияния деформации («раскрутки») профиля на эффективность ступени
Форма обратной связи
