涡轮叶轮优化新方向：带有Scallops结构的设计探索

近期，CAESES与合作伙伴MTU公司（世界领先的柴油发动机制造商）以及Darmstadt大学共同研发出了一套专门针对涡轮增压器涡轮叶轮的几何处理系统。

在涡轮设计部分，主要思路是利用CAESES的几何优化平台将CFD流体分析和结构应力分析整合在一起。除此以外，还考虑了scallops结构的影响。

整合CFD流体分析以及结构应力分析

通常情况下，CFD流体工程师和结构工程师隶属于不同的工作部门，在对涡轮叶轮分析时，大家对几何的处理各不相同。我们的目标是创建一种统一的几何模型，能同时适用于流体和结构这两个不同领域的自动优化。

涡轮叶片

叶轮的造型是通过一组参数来实现变化的，既可以手动调整，也可以由优化算法驱动变形。在CAESES中，所有的叶片造型都能够百分百的稳定运行，同时满足生产过程中的约束。由于任何一个设计方案会涉及到大量的计算分析，选取的变形参数需要非常高效。

Scallops

Scallops结构目前已经广泛用于涡轮增压器的生产。其主要作用是在半径较大处减少叶轮的质量，这对降低转动惯量和离心力比较有利。然而，这种几何变化通常会导致空气动力性能的损耗。因此，这项工作的挑战是找到一个合适的Scallop结构（与之对应一个叶片设计），能够最好地权衡流体性能及结构应力情况。

周期计算域

在自动化的CFD流体性能优化过程中，CAESES能够自动创建周期性的计算域，并输出给CFD计算工具（此项目中采用了NUMECA）。

也可以只针对单只叶片进行结构分析，并可以在CAESES中可以通过内部嵌套的优化策略自动计算轮毂处的最大倒圆半径。

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