熱流体解析

中型ドローンの飛行時流れ解析


中型ドローンの飛行時流れ解析を開始しました。

流れ解析

ドローン

性能解析計算に上図のように入っています。 外部流れ解析と呼んでいる広い空間の中心部分に解析対象があるため、全体の解析メッシュは油断するとすぐ100万メッシュを超えてしまい計算時間が膨大になるため、解析条件の検討もシビアに行うこととなります。

トータルフロータービンの新型動翼とケーシングを設計解析


トータルフロータービンの新型動翼とケーシングを設計して流れ解析してみました。

流れ解析

トータルフロータービン

流れの解析結果図を見ると、動翼の回転数が速すぎたようで、動翼羽根出口流れが回転方向と同じ旋回流をもっているため動力が少なくなっていました。 次は設定回転数を変更して最大効率時回転数を求めてみます。

中型ドローンの流れ解析


中型ドローンの流れ解析を行い性能を解析しました。

流れ解析

ドローン

流跡線

外部流れ解析

上図は流れの流跡線群ですが、図で分かるように羽根で下方に押し出された流れはある程度距離が離れると循環流として上方に巻き上がり再度羽根に入っていくという、 これまでドローンの機体全体の解析をした場合に特有の流れ状態になっています。 この循環流が有ると地面に機体が近い時、つまり離陸状態にある場合は機体と地面の間に圧力が高まる空間が形成され、機体の揚力が高まることが考えられます。

ターボブロワの設計解析


高速型で3次元羽根のターボブロワの設計解析例です。

ターボブロワ

上図は、羽根中間部曲面上とシュラウド部曲面上の速度ベクトル分布と速度コンター図です。

ターボチャージャーの熱流体解析


ターボチャージャーの熱流体解析結果です。

ターボチャージャー

コンプレッサーとタービンは同時に回転して動作している熱流体解析であり、 軸受冷却部のオイルの熱流体解析も同時に進行しているターボチャージャーの運転状態をそのままシミュレーションした解析の結果図です。 よって、コンプレッサーの圧力比、断熱効率、ポリトロープ効率、必要軸動力、出口温度、流れ速度分布、ケーシング温度分布が分かります。 タービンでも、タービン軸動力、膨張比、断熱効率、全効率、入口出口温度、そしてケーシングの温度分布も分かり、耐熱鋼の必要条件も判明します。 タービンから伝わる熱などの影響による軸受冷却オイルの出口温度が分かりますので、オイルの毎分必要量が分かります。