熱流体解析

単板ターボファンの流体解析

遠心型(遠心型とは空気に速度を与えるのにもっぱら遠心力を利用している羽根を持つタイプ)のファンの中でも最も単純な形状をしている単板ターボファンと呼ばれるものの流れ解析結果を掲載しました。

単板ターボファンの流体解析1 単板ターボファンの流体解析2

回転数は1300rpmほどで、毎分1の羽0m^3の空気を送ります。羽根は純粋な2次元形状羽根であり、高効率に必須の3次元羽根という曲面を持つタイプではありません。
そのため効率は一般的に低いのですが、こ根では、空気入口方向まで羽根入口部をかなり延長することで少しでも効率を上げる工夫をしています。その結果、今回の羽根単体での解析結果を見るとそれほど悪い状態ではないのですが、実際はこれに非常に単純なケーシングが付属し、それが羽根から出た風速を拡散してしまうため、ファンとしての効率は低くなってしまいました。

室内気流解析

病院内での感染などが空気の流れでどのように影響が有るのかを解明するために、室内の気流解析を進めています。

まず、個室での空調吹き出しにより、空気がどのようにかき回されたり、または流れてなく滞留するところがどうなのかをとらえるために下図のように解析計算をしました。

室内気流解析解析結果画像

この解析結果を見ると、やはり部屋の隅には空調吹き出しがあっても流れていないか流速の極端に遅い場所が意外と空間として存在しているのが分かります。これでは、菌などがそこに留まり、空気感染をし易くなっているのではと推測できます。

室内気流解析 4人部屋

室内気流解析 4人部屋解析結果画像

病室内での気流解析の4人部屋タイプを行ないましたので、ご紹介したいと思います。

この4人部屋では、空調の吹き出し口が2箇所あり、ひとつでは空気流速約0.2m毎秒での吹き出しで、もう一つは流速が異なり0.8m毎秒吹き出しとなっています。

その結果、中心部の速い流速の吹き出しがベッドの間を流れることによりもう一つの吹き出し流れを巻き上げ、かなり乱雑で複雑な気流状態となっているため、菌の室内広範囲への伝播が予想されます。

高効率な3次元羽根遠心ポンプの流体解析

高効率な3次元羽根遠心ポンプの流体解析

高効率な3次元羽根を持つ、遠心ポンプの流体解析を行ないました。このポンプの用途は、エンジン用ウォーターポンプとなります。
今回の流体解析の特徴としては、回転する遠心ポンプインペラーがなぜか停止している場合に、必要な流量がもしも流れていると、どのような流れ状態となるのかを計算してみました。

やはり、予想通りに渦巻きケーシング出口側に近い羽根ブレードの間から、高速でケーシング出口に向けて主な流れが形成されているので、実流れに近い解析といえると思います。

電子機器冷却用ファン流体解析事例 その1

ビデオボード冷却用ファン(遠心と軸流の中間の羽根形状を持つ当社独自タイプ)の流体解析を行ってみました。

電子機器冷却用ファン流体解析事例1

今回の流体解析は、とりあえずファンがどのように空気を送り出しているかを見るために行いました。その結果は、ファンからの空気出口が2箇所あるために、出口部分に渦が発生する箇所が出てしまい、予想の流れ状態とは異なってしまいました。

今後は、電子機器の熱問題を解決するような流体解析を沢山行っていこうと思っています。なぜならば、ファンによる流れ中心の流体解析が電子機器には必要だからです。

医療用人工心臓ポンプの流体解析事例

医療用人工心臓ポンプの流体解析を下図のように行いました。

医療用人工心臓ポンプ流体解析事例

ポンプ中央部上部のパイプから血液を吸い込み、ポンプサイドから突き出しているパイプから送り出します。内部の流体解析の様子を検討してみると、まずパイプ入口部に血流速度が速すぎる部分があります。

次にポンプ本体内に進入した血液は、中央部の尖った軸部分で滞留している様子が見れ、この部分での凝固が心配になります。羽根部分での過速のところはあまり見受けられず、遠心羽根での送りは問題なさそうです。そして最後の出口パイプ部分にまた過速の部分が見られます。

ターボブロワーの流体解析

以前に設計したターボブロワーの流体解析をやっています。

今回流体解析を行ったターボブロワーは、遠心式の羽根であり、回転数は8000rpm以上と非常に高速で空気を送風するタイプです。よって、羽根は高比速度タイプとなり、小型で大流量を送ることが出来ます。

複雑な羽根形状を持つブロワーなので、流体解析計算も時間がかかり、現在まだ計算と中なのですが、計算途中の様子として、羽根を軸に垂直な面で切断した流速分布と軸に沿って切断した流速分布の両方を載せてみます。

ターボブロワーの流体解析

遠心ターボブロワー流体解析の詳細結果

ターボブロワー内部流れ流体解析の途中経過をお知らせしましたが、今日は結果が出ましたので、載せてみます。

遠心ターボブロワー流体解析の詳細結果

羽根及びディフューザー羽根部分の表面での速度分布を行っています。ブロワー羽根は、かなり複雑な3次元羽根なので、複雑な流れの様子が見れます。

結果としては、動翼から出た流れは、旋回方向へ傾いた流れ状態となっているのに、その流れを受けるディフューザー部分の羽根形状が半径方向に急に曲がりすぎ、出口での不均一な流れを作ってしまっています。この点が今回設計での反省点です。