熱流体解析

ターボチャージャーウエイストゲート用タービン発電機の解析


ターボチャージャーウエイストゲート用タービン発電機のガイドベーン角度を寝かしての結果図です。

ターボチャージャー

性能解析

ガイドベーンからのガス噴出速度に対して、タービン羽根回転速度が速すぎる状態での解析結果であるため、 回転と同方向の旋回流が排気パイプ側にかなり残っている結果が最初の流蹟線図から分かり、タービン羽根回転数をより低下させた点に最高効率点がありそうです。 以前の解析ガイドベーン角度より今回は寝かしたため、渦巻ケーシングからガイドベーンへの流入状態は速度の低下もなく良い状態となっているのが2枚目の解析図から分かります。 ただ、全くガイドベーンが無い状態よりもまだ出力は小さめになりますので、ガイドベーンが有効に働く排気ガス流量はもう少し大きい状態と推測できます。

2段ラトー型衝動蒸気タービンの設計と解析


2段ラトー型衝動蒸気タービンの設計と解析です。 次図は、2段ラトー型衝動蒸気タービンの解析モデル形状とそれに蒸気が流れている流跡線を示しています。

蒸気タービン

そして次図は、この解析を行う場合に造られる解析用メッシュの全体を示しています。

ラトー型

次図は、静翼と動翼 の2段部のメッシュ生成状態拡大図です。

衝動タービン

解析用メッシュは精度が必要な場所は細かくなっています。 動翼以外の部分は少し粗いメッシュに見えますが、全体を細かいメッシュにするとメッシュ数が数千万をすぐ超えるように増えすぎるため場所によりメッシュ密度を変化させています。 実際に解析するときは、メッシュ数が多い場合と解析結果がほとんど変わらない最低メッシュ設定を予備解析で探してから、本解析の連続した解析計算に入ります。

2段ラトー型衝動蒸気タービンの解析結果図(1)


2段ラトー型衝動蒸気タービンの解析結果図です。次図はマッハ数分布のコンター図です。

蒸気タービン

次図は圧力分布のコンター図です。

ラトー型

そして最後は渦度分布コンター図です。

衝動タービン

2段ラトー型衝動蒸気タービンの解析結果図(2)


2段ラトー型衝動蒸気タービンの解析結果図その2です。次は、温度分布コンター図です。

蒸気タービン

次は、速度分布コンター図です。

ラトー型

そして最後に密度分布コンター図です。

衝動タービン

これら解析結果図からタービンが最適かどうか色々な判断が可能です。例えば速度ベクトル図は、タービン後方の旋回流がないかどうか見れます。 密度分布なら、蒸気が充分に膨張しているかどうか。温度なら断熱変化と仮定した場合の温度低下となっているかどうか。 速度分布なら、仮定した速度三角形のとおりに羽根部での速度変化が起こっているか。など、いろいろ見れます。

海底資源探査艇の後方乱流発生状況


全長3mほどの海底資源探査艇の後方乱流が発生している状況を流体解析で見たものです。

流体解析

海中にある資源探査艇の後方に発生する乱れた流れは、推進プロペラで発生する旋回流により引き起こされますが、 それは探査時のセンサーなどに影響を及ぼすことが考えられますので、流体解析により後方乱流発生状況を詳細に把握した結果が上図です。