熱流体解析

斜流ポンプ静翼周りの流体解析

斜流ポンプの運転状態の流体解析を行うにあたり、まず斜流ポンプ動翼直後にある静翼単体での流体解析を行いました。

斜流ポンプ静翼周りの流体解析

今回はケーシング水入口での旋回流などは与えずに、ストレートの流入設定にしましたので、静翼入口部へは衝突するように水が入っていきます。

結果としては、ほぼ予想通りに上流から見たときに被さっている部分での滞留部が良く出ていたと推察出来ますので、次は動翼も含めた流体解析を行いたいと思います。

斜流ポンプ運転状態での流体解析

先日より行っている設計した斜流ポンプの流体解析を、ポンプの運転状態である動翼が定格回転している状態で行いました。

斜流ポンプ運転状態での流体解析

動翼入口では、通過流量に対し羽根の超過角が少ないのか、動翼入口付近負圧面に流速の遅いところがあり、逆に圧力面には速度差がそれほどなく、羽根設定角の見直しをするか検討必要のようです。

静翼では、動翼からの絶対流を受ける静翼入口部の角度が少し深すぎたように感じます。また、静翼と静翼の間の流れが、うまく減速していないようで、これは羽根枚数が少なすぎることを示していると考えていますので、次は積極的に羽根枚数を増加してみます。

軸流型ガスタービンの流体解析

軸流形式1段ガスタービンの流体解析を行なってみました。

軸流型ガスタービンの流体解析1 軸流型ガスタービンの流体解析2

直径は130mm程度の小型で計画して、タービンの形式は軸流単段反動式タービンタイプとしています。ガスは、空気ではなくアンモニアを想定し、温度は低温、圧力も低圧、ただ流量は大きめを設定しています。

結果を見ると、設計回転数に対し設計流量よりも大流量を設定した為、動翼後方にて旋回流がかなり残る状態の運転状態となっています。その様子が下図です。次は設計点での解析を行ない比較します。

水力タービン多段軸流型の流体解析

流体解析の準備を行なっていた、水力タービン多段軸流型の流体解析結果です。

水力タービン多段軸流型の流体解析1 水力タービン多段軸流型の流体解析2

条件は、使用液体:ほぼ水・圧力2気圧・流量それなり・回転数2000rpmほどで設定して行なってみました。

結果を見るとノズルベーンとランナーベーンそれぞれでの流動状態は悪くなく、これで行けそうだという方針を得ることが出来ました。おおまかな説明ですみません。

箱物の流体解析

箱物の流体解析1

タービンなどの回転する機器に比べて、箱型形状の機器を流体解析する方が少しやり易いかもしれません。
それは、タービンなどは絶対速度と相対速度の両方を扱わないといけませんが、電子機器筐体・プラント機器などではほぼ絶対速度での解析のみとなるからです。

これは、箱内部に外側から空気が流入して来た場合に、どのように分布しながら流れているのかを解析しています。
意外と自分が考える流れと計算による流れは異なっており、長年流体をやっていても分からないことは多いです。

高速型タービンポンプの設計計画と流体解析

ターボ機械業界では高効率で高速回転のモーターの出現により、ポンプ・ファンなどの高速化が新しい開発目標となっています。

高速型タービンポンプの設計計画と流体解析 1

この高速化は結局、同じ性能を発揮するポンプ・ファンなら高速化すればするほど小型となり省資源・コンパクト化が達成できます。

また、比速度という設計上の係数値の関係で、ポンプ・ファンの設計回転数が増加すると比速度が大きくなり、それは効率の高い比速度範囲に入っていくため、高効率化が達成しやすく省エネにもなります。

そのような目的を達成する為には、高速回転ポンプ形状の最適化を行う必要があるため、左図のようなタービンポンプなどに対して、自主的に研究を進めているところです。

多孔質体への均一分布流れ生成への検討 流体解析

ポーラスメディア(多孔質体)触媒への膨張反応箱に於ける流れ解析の目的は、なるべく均一に多孔質体に流れが接することで、有効な反応を増やす構造を求めることです。

熱流体解析 解析結果画像

均一流れを作り出すための方法として、箱出口側に数個の平板状バルブを設け、そのバルブの開閉状態を多数ケース試すことで、最適な均一流れ状態を導き出そうとしています。

まだ色々な出口パターンを計算しなければなりませんが、改良指針は見えて来ました。