タービン・ポンプ・ファン設計 熱流体解析の株式会社ターボブレード

10日間以上解析計算を続けていたクロスフロー水車羽根の自由表面流れ解析がほぼ終了し、計算を停止した時点での解析結果図です。
ガイドベーンで造られた高速噴射流れが、クロスフロー水車ブレードランナに接線方向に近い状態でほぼ圧力を9割がた速度に転換して流れ込んでいます。
そして、一定速度で回転しているブレードランナーに流れ込み力を伝え、一部の水はそのままケーシング空間内に落ちます。
その際、主流はブレードランナー内を横断(クロスフロー)して2度目のブレードランナーへの力の伝達を終えて下に落ちます。
この解析結果を見ると、噴射ノズルとブレードランナーに隙間がある上部流入部からブレード外に割りと流れ去っており、これらはロスとなります。
ブレードランナーを横断した流れも今回のブレードランナー回転数設定が速すぎたので、ブレードランナーの回転に巻き込まれてケーシング手前の壁に衝突する流れとなっており、流れが素直に真下に流れていないことからそれもロスとなります。
今回の解析結果は、水流れと空気の境目つまり自由液表面が示されていることから、実際の流れには相当に近い流れとなっていて、クロスフロー水車設計の改善に大変役に立ちます。
ただ、自由表面流れ解析の解析時間は膨大すぎて頻繁に行えるものではないため、設計改善作業では使いどころを吟味する必要があります。