【原创技术贴】CAESES在双涡管蜗壳参数化建模中的应用

在蜗壳的参数化建模方面，CAESES有着非常独特的优势。下面以一种需要控制过流面面积及形心位置的透平机双涡管蜗壳为例，介绍蜗壳的涡管区建模思路。

图1 双蜗壳模型示例

图1的绿色部分表示蜗壳的涡管区，对于设计者而言，首先需要控制涡管周向截面的面积变化，其次调整涡管周向截面的形心位置。

蜗壳两根涡管的建模方式只有位置不同，建模思路是一样的，截面曲线的创建以挡板头部的圆弧作为基准，涡管截面中作为面积计算的部分属于轴对称的结构。

图2  涡管截面轴对称型线

涡管的创建流程可以简单描述为：

以上创建流程可以集成在一个feature中，包括公式计算、型线特征创建、数值迭代等内容。Feature的创建过程如下：

（1）首先以初始φ角定义涡管；

图3  Baffle定位示意图

图4  hub侧涡管定位点

图5 hub侧涡管基准线

图6 hub侧涡管圆角曲线

（2）封闭hub侧涡管计算面积的区域；

图7 hub侧涡管出口延伸线

图8 裁剪hub侧涡管截面型线

（3）通过CAESES自带的getCOA功能得到涡管封闭线框的形心，利用CAESES的Brent算法进行循环迭代，最后迭代出合适的φ角，并得到最终的hub侧涡管截面轮廓曲线；

图9 hub侧涡管截面中心

图10 hub侧截面中心位置优化

图11 优化后的hub侧涡管截面

（4）以同样的方式制作另一根涡管的截面轮廓线；

图12 shroud侧涡管截面定位点

图13 shroud侧涡管截面基准线

图14 shroud侧涡管截面圆角曲线

图15 shroud侧涡管截面中心

图16 shroud侧涡管截面中心点优化

图17 优化后的shroud侧涡管截面型线

（5）将两根涡管连接并得到整体的轮廓线，再以CAESES的Meta Surface功能得到涡管面；

图18 涡管面