信頼性の高いターボ機械の翼設計および空力機械シミュレーション

効率と信頼性を向上させた高性能な機械を求める顧客に応えるためには、高度なシミュレーションツールが必要になります。エンジニアは、さまざまな速度や動作条件にわたって空力性能を正確に予測しなければならず、また、これら条件の範囲は拡大しています。それと同時に、設計の信頼性も保証しなければなりません。たとえば、動作範囲全体で翼の振動を減衰させ、周期的な非定常の荷重が設計寿命に影響を及ぼさないようにすることが求められます。このビデオを見ることで、アンシスのソリューションを使用して信頼性の高いターボ機械の翼を設計する方法がわかります。

ANSYSは、信頼性の高いターボ機械の翼を設計するために、エンジニアを支援する包括的なワークフローを提供しています。

  • • 翼列(動翼と静翼)に対する自動化された高速で高品質な三次元六面体メッシュ生成機能
  • • 速度線全体にわたる等エントロピー効率や全圧比などの主要な性能指標を明らかにする高精度なCFDシミュレーション
  • • システムの一部分のみのシミュレーションで、360度の非定常翼列現象をシミュレーションする、効率的な非定常翼列(TBR:Transient Blade Row)モデル
  • • 全翼で固有振動数および固有振動モードを空力的に減衰させる、ターボ機械に固有のワークフロー。これは、ANSYS Mechanicalで振動数と振動モードを求め、それを翼変形としてANSYS CFXにインポートして、それらの変形条件下で非定常CFDシミュレーションを実行し、翼の安定性(流れによって振動が減衰するか励起するかなど)を評価することで達成できる
  • • 翼上の流れの非定常な圧力変動によって生じる応力を明らかにする、ターボ機械に固有のワークフロー。これは、ANSYS CFXでTBR法を用いて、翼上の流れの非定常な圧力荷重を求めることで達成できる。その後で、この情報をANSYS Mechanicalの翼形状にマッピングして、応力を求める

ANSYS Turbogrid  

ANSYS TurboGridでは、ターボ機械の翼間流路に高品質の六面体メッシュを生成することで、高解像度の境界層が作成され、翼上のよどみ点が正確に予測される

ANSYS CFX computes the pressure ratio of a blade system 

ANSYS CFXでは、翼システムと圧縮機段の動翼および静翼の圧力比を、代表的範囲のチョーク質量流量分率の関数として計算する。速度線全体にわたるすべての代表的なチョーク質量流量分率が考慮される

TBR methods in ANSYS CFX 

翼上の流れの非定常な圧力変動によって生じる応力の計算。これは、ANSYS CFXでTBR法を用いて、翼上の流れの非定常な圧力荷重を求めることで達成できる。その後で、この情報をANSYS Mechanicalの翼形状にマッピングして、応力を求める