熱流体解析

斜流ガスタービンの性能解析 羽根直径46mm

羽根直径46mmほどの斜流ガスタービンを設計して、その性能解析を行いました。

その結果、次の性能グラフのように、回転数毎分15万回転付近では30KWほどの高出力を出しています。

空気機械の機械まわり風流れ解析結果1

そして回転数毎分17万5千回転での流れ状態を流蹟線で見たのが次の図です。

空気機械の機械まわり風流れ解析結果2

これほどの小型のガスタービン羽根が回転数が毎分15万回転と速いけれども、出力30KW程度を発生するのは、やはりタービンの小型高出力を良く表しています。

ターボチャージャーコンプレッサーの性能解析

ターボチャージャーコンプレッサーの性能解析を開始しました。

羽根形状は、遠心型コンプレッサーですが、羽根出口は完全半径方向のラジアル型となります。

解析結果の流蹟線が次となります。

空気機械の機械まわり風流れ解析結果1

流れは全体的にスムーズになっていますので、次の解析モニタリング画面図に示すように安定した収束状況を見せています。

空気機械の機械まわり風流れ解析結果2

今は解析が始まったばかりですが、これからはサージ領域とチョーク領域を求める性能マップ作りに入っていきます。

ということは、少なくても50点以上の性能解析計算を行うこととなりそうです。

ターボコンプレッサー運転マップ作り

直径40mm程度の小さいインペラを採用したターボコンプレッサーの性能マップを作る作業が少し進みました。

次は、性能解析結果を表と図にまとめたもの 毎分15万回転での性能

次は、毎分10万回転の時の結果グラフです。

そして最後に、流れ流蹟線を載せます。

この結果は、絶対速度の流れた軌跡を示しています。

代替フロン遠心タービンの性能解析

設計を行った代替フロンで駆動する遠心型タービンの性能解析が進行中です。

次は、設計回転数近くでの流れ流蹟線となります。

空気機械の機械まわり風流れ解析結果1

空気機械の機械まわり風流れ解析結果2

タービンインペラ(回転している羽根)の出口からの流れ出し状態は、主流をみるとほぼ出口旋回流がなく高効率状態になっていますが、オープン型インペラ(シュラウドがないタイプ)のため、ブレードチップ側の隙間をすり抜けた流れが旋回流を持っています。

このような代替フロン遠心タービンは、バイナリー発電に使う目的で設計と性能解析をしています。

横軸プロペラ水車標準機の性能解析 かなり回転数が速すぎる状態

横軸プロペラ水車標準機の性能解析結果図となります。

空気機械の機械まわり風流れ解析結果1

タービン回転数が設計回転数に比べて速い状態なので、タービン羽根出口では旋回流が大きくなっています。

空気機械の機械まわり風流れ解析結果2

以上のように、性能解析結果の流蹟線図は流れ状態の良否を判断する重要な指標となっています。