熱流体解析

軸流ファン静翼付きの流れ解析


軸流ファンで静翼付きのタイプの流量が設計流量より少ない場合の流れ解析結果例です。

軸流ファン

次は、動翼と静翼の翼間流れ状態を見た図です。

流体解析

設計流量の半分ほどの流れなので、特に静翼の負圧側(背面側)に流れていない渦領域が出来、それによる損失が大きくなっています。 更に静翼出口に旋回流が残り、静翼の軸方向長さ短すぎたことを示しています。

ターボファンの流れ解析


軸流型ターボファンの流れ解析結果図です。

軸流ファン

ターボファン

軸流ターボファン

ターボファン動翼とケーシングだけの解析モデルであり、静翼は入っていません。 この結果からケーシング流体形状の改善と、適切な静翼の設計を行い再度解析に入ります。

2重反転ファンの設計と性能流体解析


2重反転ファンの設計と性能流体解析の事例です。

2重反転ファン

2重反転ファンは上図の流れ線のように、ファンを出た流れが広がらず非常に遠くまで強力に到達出来る特徴を持ちます。

2重反転

そしてそのファン推力も流れが広がらないため軸方向推進力が高効率で強力となり、ファン1枚に比べて3~4倍の推力を出すことも可能なのです。 ただ設計は難しく、1枚目のファンが造る旋回流をいかに2枚目ファンがスムーズに導入して軸方向流れに転向出来るかを、 1枚目2枚目のマッチングを詳細に見ながら流体設計を繰り返し行い性能を上げる必要があります。

低比速度遠心タービンの流れ解析


少し前に紹介しました低比速度遠心タービン羽根を渦巻ケーシングに入れて流れを解析した結果図です。

遠心タービン

次は反対側から見た図です。

渦巻ケーシング

気になる点は、タービン出口パイプ内の旋回流と、渦巻ケーシング内のガイドベーンに流入する気体速度が巻き終いに行くほど高速になっていて 、均一なガイドベーンへの流れ込み状態ではないところです。

2重反転ファンが強力な推力になる設計例


2重反転ファンが強力な推力になる設計例です。

2重反転

2重反転

2重反転

2重反転ファンの流体解析結果からは、ファンから出る流れは真っ直ぐにあまり広がらず高速な流れとして強力な推力を発生しています。 この強力な推力を持つ2重反転ファンの利用としては、やはり中、大型ドローンの強力な推進器として用いることが第一に挙げられ、 電動モーターやガスタービンエンジンで駆動されることが考えられます。