熱流体解析

トータルフロータービンの羽根形状修正による性能アップ


地熱発電用トータルフロータービンの羽根形状修正による性能アップを行いました。 次からの羽根形状修正後の流れシミュレーション結果図は、 羽根形状修正前の結果図に対して動翼内流れが改善されていて、解析結果のタービン出力値は25%ほど上がっています。

トータルフロータービン

性能改善

特に上図に見られるように1段目外向き流れ遠心タービン羽根からの出口流れが改善された残留スピードを持ったまま次の段の軸流静翼部に入っていっています。

流体解析

タービン軸流段にこれまでより流速エネルギーが充分伝わるようになりましたので、軸流タービン出口を見ても上図のように流出速度が速くなっています。 つまり遠心段よりも軸流段を使えるようになったという結果をこのシミュレーションで得ることが出来ましたので、実際のタービンの改造をこの方法で行います。

水中資源探査艇の航行性能解析


水中資源探査艇を計画してみて、それの航行性能解析を行ってみました。

航行性能解析

全長は6mほどの水中抵抗の少ない船体であり、非常にゆっくり3ノット以下で水中を進みながら海底資源などをセンサーで探査します。 探査時のセンサーへのノイズなどの障害とならないようにプロペラはハイスキュー型プロペラを設計して、静かな航行が出来るようにしています。 前方へ進む場合に水の抵抗が船体にかかりますが、それに打ち勝つように推進力を出すプロペラを設計しており、その必要原動機動力も解析で求められています。

ハイスキュープロペラ部の流れ解析


海底資源探査艇のハイスキュープロペラ部の流れ解析結果です。次は羽根表面の絶対速度コンター図です。

流れ解析

そして次は羽根表面の相対速度コンター図です。

流れ解析

相対速度は羽根回転速度と流れの速度が合成された速度になるので、絶対速度分布よりも速い流れ分布になっています。

トータルフロータービンの羽根部流れ状態の改善


トータルフロータービンの羽根部流れ状態の改善の流体解析結果図です。次は、改善前の羽根部流れを流跡線で見ている図です。

トータルフロータービン

次は、改善前の最終段翼間流れです。

流れ解析

次は翼形状改善後の流跡線図です。1段目から2段目への流入状態が改善されています。

流跡線

次は、2段目の翼間流れですが流れ速度がアップしており性能の改善が見られます。

流体解析

これらの改善検討作業を現在繰り返して行っているところですが、最高に良くなるまでやります。

トータルフロータービンのケーシング容積を拡大して性能向上検討


トータルフロータービンのケーシング容積を拡大して性能向上となったかどうかを流体解析しています。

トータルフロータービン

性能改善解析

流跡線

羽根からの抜けは良くなっているのが見られ、それによりタービン効率が上がったかどうか検討中です。 回転する動翼の一部に流れていない領域が見られ、その原因を考えなければなりません。