熱流体解析

ガスタービンエンジン部の性能流体解析


ガスタービンエンジン部の性能流体解析結果図です。ガスタービン内部の流れを流線で見ており、色は速度分布を表しています。

ターボファンエンジン

ガスタービン

ターボファンエンジンのエンジン部として設計していますが、ガスタービン発電機のエンジン部にもなる機械です。

垂直離着陸型飛行機タイプの手のひらサイズドローンの流れ解析


垂直離着陸型飛行機タイプの手のひらに乗る小さなドローンの流れ解析結果です。

2重反転

ドローン

流れ解析

この流れ解析結果を流線図で見ると、2つのプロペラ廻りに流れの循環が出来ていて、上から下に送られた空気は舞い上がり再度上から下に流れることが分かります。 これはヘリコプターの流れ解析を行った結果と同じような循環流の発生であり、正確な流体解析が出来ていると判断しています。 現在、このプロペラ部分を設計変更して、揚力は同じであるがプロペラが使う動力は減る改良プロペラの設計と解析を行い、事例として結果データをまたご紹介します。

ドローン用直径214mm2重反転プロペラの性能流体解析


ドローン用の直径214mmの2重反転プロペラの性能流体解析結果図です。

2重反転ファン

ドローン

プロペラ

2重反転プロペラ

流れ解析

市販のドローン用プロペラの性能を検証するために、市販ドローン用プロペラを購入してスケッチを行い解析モデル化して性能流体解析を行い、推力などの解析値を出しています。 2重反転プロペラなので上部のプロペラと下部のプロペラは逆方向に回転しますが、上部のプロペラが造った旋回流は下部プロペラが軸方向流に転向するため、 解析結果図を見て分かるように2重反転プロペラから出た流れは真っ直ぐに下方に流れています。 この2重反転ドローンプロペラの効果は、ドローンプロペラの軸方向推進力を増す方向に作用して効率の良い推進力を造り出します。 ただ、この市販ドローン用プロペラはプロペラ単体としての最適化は行われてないので推進力に対する動力の割合である動力効率はまだかなり改善の余地があり、 現在詳細なプロペラ翼形状の見直しを行い、プロペラ動力効率の最適化形状修正作業をすでに開始しています。 それにより、同推力で動力が3割は削減するプロペラ形状最適化結果が得られるでしょう。

自由表面流れを伴うペルトン水車バケット廻り流れ解析


自由表面流れを伴うペルトン水車バケット廻り流れ解析図です。

ペルトン水車

流体解析

自由表面流れ

羽根バケットの周りは空気であり、噴射された水がペルトンバケットに流入する様子が解析出来ています。 流水がバケットを出たあとに飛び散る様子はなかなかに解析が難しく、飛び散る直前の様子が計算された結果図です。 流水部の構成メッシュ数が少なかったので、正確なジェット円柱とはなっていないのが気になりますが、計算時間が膨大にかかる自由表面流れ計算なのでメッシュの粗さは許容範囲です。

ドローン用2重反転プロペラの性能アップ最適化設計


ドローン用の2重反転プロペラの性能アップを目的とした最適化設計の解析結果例です。

2重反転

ドローン

流れ解析

2重反転プロペラ

プロペラ

プロペラ形状を構成する多数断面翼型形状をスパン方向位置ごとに最適化設計を行い、動力効率、揚力効率を上げています。