熱流体解析

エンジン駆動推進ファンの性能解析を進行中

飛翔体用エンジン駆動推進ファンの推力を求める為に、性能解析を進行中です。
その流れ解析は外部流れ条件で行いました。

エンジンサイレンサーを付けている前方から空気を吸込み、エンジン後方の軸流ファンで強力な吹き出し流れを造っています。

これはエンジンファンが停止していて風を後方に流している解析状態ですが、もちろんエンジンファンが移動している状態でも前方からの風速を指定すれば飛翔状態での解析も可能となります。

この解析では、まだまだ推進力が弱い状態ですので、回転数を増加させたり、羽根枚数を変更したりなどでより強力な推進にしていきます。

この設計と解析は趣味的なものですから、じっくりと時間をかけて進めていきたいと思います。

効率の良くないシロッコファンの性能解析

性能の良くないシロッコファンを性能解析して、現状の効率などを求めることを行いました。

性能線図です。各図は最も効率の高い点付近での解析結果図となります。

軸を中心に切断した断面での速度コンター図となります。

軸に垂直な面で羽根の平面的な速度コンターを示したものとなります。

斜めから見た入口から出口までの流跡線を示しています。

その他の流量点での解析図は明日以降に載せてみます。

シロッコファン最小流量時の流れの様子

昨日性能線図をお見せしました性能が良くないシロッコファンの流れ解析結果の中で、今日は最小流量時つまり流量ゼロでの解析結果の流れ状態をお見せします。

最初の図は、軸断面でのカットの速度コンター図と速度ベクトルとなります。

軸と直角な平面での断面に速度コンターを表示したものです。

そして最後は、斜めからファンを見た流跡線の図となります。

この流跡線図を見ると、羽根入口側ではものすごい渦が発生しているが、そこだけで流れがぐるぐる回るだけで、出口からは流出がない様子が分かります。

この状態を続けると、空気は撹拌されてどんどん熱くなりますので、長時間の締め切り運転はお勧め出来ないものとなります。

シロッコファン4分の1流量時の流れ解析結果図

あまり効率の良くないシロッコファンの効率改善をすべく、現状の良くない状態での流れ解析を行っています。

流量が最大流量に対して4分の1の点の解析結果図をご覧ください。

羽根を軸と垂直面で切断した見た流れ状態図です。

流れを流跡線で見たものとなります。

2段ターボコンプレッサーの流体解析

流体機械設計として今後より研究を行いたい課題が、斜流+遠心ターボ機械の最適設計となります。
その試験的設計事例を少し前にご紹介しましたが、それの詳細な性能解析結果も出ましたので少しの結果ですがご紹介します。

2段ターボコンプレッサーの流体解析

ある流量での解析結果の流れ速度を示すものとなります。
このタイプのより性能を上げたものを開発設計していきますが、最終的な設計の目標は、小型ターボファンエンジン用圧縮要素部をこれでまかなうようにするというものです。 ジェットエンジン関係設計は、ターボ機械設計の中で自分的には最も興味を持つ領域となります。