タービンパンク世界での流体機械

仮想の世界であるタービンパンク世界での色々な流体機械をご紹介します。

タービンパンク世界とは、タービン機械が日常に使われる主要な機械として発展した、自分なりの仮想の世界です。

次は、レトロ風外観のプロペラ水力発電機です。

特に水力タービンの外部が曲面を多用した滑らかな姿となっていて、色々なタービンパンク機械を動かす元となる電力を造ります。

次はターボエレクトリック方式の飛行機械ですが、外観がレトロ風であり、日常に色々なものを自律的に運搬するゴーレム型自動機械となっています。

次はロケット噴射で超高速に宇宙まで到達する宇宙機械ですが、外観が曲面となり色もレトロ風の素材を使っています。

ロケット噴射に必要な燃料の加圧にタービン駆動高速ポンプを使い、充分な推力を発生して加速可能です。

次は、一人乗りの浮揚型バイクです。

これもターボエレクトリック方式の電源を持ち、モーター駆動２重反転プロペラファン４機が推力を造ります。

そして４つのファンで浮揚したのちに高速で移動出来る便利なタービンパンク世界での一般に普及した乗り物です。

次は、地熱の力を電力へと変えることの出来る熱水蒸気タービン発電機です。

地熱の多いタービンパンク世界では、多数が分散して使われ大量の電力を供給しています。

＜今日の流れ＞

今日は大晦日なので自宅で過ごしています。

＜今年２０１７年の流れ＞

１月～２月は、小型高速ジェットエンジンの設計の最終段階になり、設計と解析が非常に忙しかったのです。

３月～６月は、レース用高性能ポンプの設計と水力発電所用水力タービンの設計が数件あってなんとか間に合っています。

７月～９月は、主に特殊な流体機械や産業用空気機械関係の開発設計案件を多数こなしていました。

１０月～１２月は、今年始めのとは別のジェットエンジン関係の開発設計があり、今も忙しい状態で来年まで続きます。

＜今年１年の思い＞

今年を振り返ると最初から最後まで開発設計を請ける件数は平均して充分にあり、それらには新しい分野の流体機械も多くあったので、設計の成功を心配しながらも全て順調に行えたと思えます。

これも会社の女性エンジニアの皆が真面目にコツコツと設計と解析についての自分の要望を理解して行ってくれたことによりますから、皆に感謝しています。

そして流体機械の新しい分野への自主的な取り組みも自分の構想を具体的な形にどんどんしてくれた社員皆のおかげで形になってきています。

そして来年４月までは開発設計案件の数が詰まっていますので、さらに成功した設計となるように取り組みます。

軸流3段＋遠心１段のターボ型コンプレッサーの流体解析シミュレーション結果図

軸流3段＋遠心１段のターボ型コンプレッサーの流体解析シミュレーション結果図です。

次は、流れ平均ラインが存在する円筒曲面の上での流れ状態を流蹟線図群で見たものです。

色は速度の分布を示しています。

次も代表流れ曲面上の流れ状態を見る流蹟線表示です。

次は、軸流３段から遠心１段への流れを３次元流線で見たものです。

動翼で旋回を発生させ、静翼でそれを軸方向流れに転向する様子が分かって頂けると思います。

以上の多数段の流れ解析はかなり難しいものです。

弊社ではスキルがあり、多数を流体解析して経験も豊富なので正確な複雑流体解析が出来ます。

＜今日の流れ＞

今日は朝から自宅の部屋で過ごしています。

午後はもって帰ったノートPCで設計の続きかな～？

 

多数小形水中ポンプにより駆動される水力タービンが大型緊急排水ポンプを運転する

多数の小形水中ポンプが造る圧力水により駆動される水力タービンに直結している大型緊急排水ポンプの羽根が運転されて、短時間で大水量を排水出来る現場用ポンプの設計です。

次が大型緊急排水ポンプの外観ですが、外部を透明にして内部構造が見えています。

次図のように斜流型の小型水中ポンプが放射状に配置されていて、それらが発電機により次々と起動されて圧力水を3段の軸流水力タービンに送られ水力タービンが回転するとその水力タービン軸に直結された大型の軸流ポンプ羽根が徐々に回転を始めて定格回転速度まで達することで大水量の水を短時間で排水出来て洪水時には大変強力な現地排水ポンプとして使えます。

なぜわざわざ小型の多数水中ポンプで軸流水力タービンを動かしてポンプを作動する理由は、大型の水中ポンプはそれを１台の大型モーターで起動しようとすればモーターの出力以上の大型の発電機を必要としてしまう為、洪水現場などにはそのような大型発電機を持っていくことが出来ないのですが、小型の多数水中ポンプを起動するための発電機は小型で済むこととなり、これまでにない大型排水ポンプを現場で動かせることとなるからです。

＜今日の流れ＞

今日は正月休みに入り、その１日目です。

ガスタービン発電機用の３段軸流ガスタービンの流体解析結果図

ガスタービン発電機用の３段軸流ガスタービン部の流体解析結果図です。

次は３段の軸流ガスタービン内部を流れるガスの流線を示しています。

静翼でガスに旋回が与えられ、その旋回成分を動翼が受けて動翼出口では軸方向への流れとなることを３段分繰り返します。

この３次元流線流れを見ると基本的に全体は良い流れ状態となっています。

次図は、軸流タービンの流れ平均円筒面上での流蹟線群を示しています。

色は速度の色分布です。

この相対速度流れ流蹟線群を見ると、動翼の翼間流れでの減速域や流れの剥離、そして静翼での動翼からの流入角度状態などが分かり、翼形状の変更による性能改善の目安を得ることが出来ます。

＜今日の流れ＞

今日は今年の最終業務日となっています。

明日からは正月休みに入り、１月３日まで休暇です。

オフィス用ロボットの構想３次元設計の色々

オフィス内で働くロボットを構想して３次元設計を行ってみたものです。

次はその１号構想であり、オフィス内の床を掃除する機能が中心となっています。

オフィス内の床を掃除するために、次図のようにロボット底面にはロボット掃除機があり、これがゴミの吸い込みを行います。

床の拭き掃除は、ロボットの手にあるモップで行います。

廻りの認識は頭部分にあるスマートフォンが行い、下部ロボット掃除機にデータと指令を出します。

かわいらしい形状にデザイン出来たと思われます。

次は、床掃除以外に受付機能とお茶出し機能をイメージしたものですが、床掃除機能以外はまだ外観イメージだけの状態です、

床掃除機能は次図のように下部にしっかり機器が付いています。

次は、床掃除機能に書類などの運搬機能を付けることを目的としたロボット構想図です。

このオフィス用ロボット構想での手の部分は水圧操作による動作を考えたものです。

水圧の元は弊社得意のポンプを設計して行います。

結局これら３ケースのオフィス用ロボット構想には、全てにロボット下部のロボット掃除機をベースとした設計となっていますので、床掃除は間違いなく出来そうですが、その他の機能はこれから詳細設計と性能のシミュレーションが必要です。

＜今日の流れ＞

今日は見積関係資料の作成を中心として行っています。

軸流蒸気タービンの組立ての様子

設計して製作した軸流蒸気タービンを組立てている様子です。

次図は軸流蒸気タービンの動翼部の組立てです。

この軸流タービン動翼は多数の分割翼をディスクに組み付ける設計になっています。

次は、この軸流タービン動翼の分割翼の部品です。

ボルトでディスク部に組み付ける構造となります。

次は、軸流タービン静翼の組立て時の様子です。

これも分割式の静翼を組み立てる構造となっています。

次が分割式静翼の翼部品です。

これをボルトでケーシングに組み付ける組立て方式となります。

＜今日の流れ＞

今日は一日をオープンクロスフロー水車の設計に使います。

東北の方に納めるオープンクロスフロー水車であり、急ぎの設計となっています。

オープンクロスフロー水車は、弊社が世界で初めての高性能での実用化発電装置とした設計品です。

よって新しいオープンクロスフロー水車の設計をするたびに、性能と耐久性、メンテンナンス性が改善されています。

多段遠心ブロワ式大風量へーアードライヤーの設計と送風性能の流体解析

多段遠心ブロワを用いた大風量を送風出来るへーアードライヤーの設計を行いました。

その大風量ヘアードライヤーの送風性能を流体解析で求めた結果図が次です。

毎分２万回転している５段の遠心ブロワーがドライヤー内部に組み込まれ、それがモーターで駆動して高圧の送風を発生します。

この強力ブロワーからの高圧の送風は円筒型のスリットから高速に噴出します。

高圧ブロワーからの高速流れは噴き出すと、その廻りの空気もエジェクター効果で引き連れて風量を増大して強力に髪を乾かします。

このヘアードライヤーの全体大きさは小型なのに大風量を発生させる製品として設計しています。

＜今日の流れ＞

今日は設計作業を進めています。

設計を行い、性能を流体解析シミュレーションで確認して、改良点があれば再設計を行い、もう一度流体解析シミュレーションで性能を確認するという繰り返しが弊社での設計作業です。

このような設計作業は根気のいる仕事となっていますので、女性エンジニア皆の根気の良さにより進めることが出来ています。

水中ドローンの機体設計と高性能プロペラ設計を行い、性能を流体解析で求めました

抵抗の少ない水中ドローンの機体とそれに付ける高性能プロペラの設計を行い、水中推進性能を流体解析で求めました。

次は水中推進抵抗がなるべく少なくなるように設計した水中ドローンの機体形状です。

この水中ドローン機体を性能解析するに当たり、飛行機の機体性能を見る風洞のような水洞とも言える条件設定を考えることで、水中機体が静止して周りの水が流れる状況を流体解析中に造り、主に機体の推進抵抗を求めています。

そして次は、この水中ドローン機体に付く高性能プロペラの推進力や圧力分布・速度分布を求めた解析での絶対速度の分布を色で見ています。

このプロペラ解析はプロペラ単独ではなく、機体に付いた状態で上流側から水が流れてくる実際の運転状態に合わせた流体解析なので正確です。

次図は流体解析結果としての相対速度の分布の色分け表示です。

相対速度の分布はプロペラ設計時に設計計算していく速度分布が解析でもそうなっているのか、つまり設計意図通りに流れが造られているか見るために重要な解析結果です。

＜今日の流れ＞

今日も自宅でのROS（ロボットオペレーティングシステム）の解説本の読み込みを行っています。

それとAutodeskのゲームエンジンStingrayを年間購入したので、ROS本読みの合間をみてのそれの勉強も開始していますが、英語版なのとあまり情報が無いゲームエンジンなので果たして習得が進むのだろうかと少々心配になったりしています。

大風量ヘアードライヤーの3次元設計と送風性能の流れ解析シミュレーション

大風量ヘアードライヤーの3次元設計を行い、それの送風性能を確認するための流れ解析シミュレーションを行った結果図です。

次図が大風量ヘアードライヤーの３次元設計完成時の姿です。

ドライヤー内部には色々な機器がぎっしり詰まっています。

このヘアードライヤーはそのグリップ部に超高速の軸流ブロワーを内蔵しており、それが高圧で大風量を発生させます。

それがヘアードライヤー上部空気ノズルから噴射されて周りの空気もエジェクター効果で引き連れて髪を強力に乾かします。

次は、超高速軸流ブロワー部を拡大して見たものですが、単段の軸流ブロワー羽根が毎分１０万回転近くで回転して強力な送風を発生させます。

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次がこの強力送風ヘアードライヤーの送風性能を流れ解析シミュレーションした結果の流線図です。

流線の色が赤いほど高速であることを示していて、軸流ブロワーからの空気のノズル部からの噴射速度は相当に速いのです。

超高速軸流単段ブロワーで造られた送風が強力にドライヤーノズルから噴射されていますが、外部の空気を引き入れるエジェクター効果は低いものとなっています。

次図は超高速単段軸流ブロワー部の空気流れ状態を拡大して見たものです。

単段軸流ブロワー羽根が強力な旋回流を発生させて、それを弦長の長いガイドベーンが軸方向流に整えると共に圧力を増加させて送風します。

＜今日の流れ＞

今日は一日自宅の自室での勉強です。

勉強の内容は、ROS（ロボットオペレーティングシステム）の専門書を読んでいます。

ROSを動かしてみるUbuntu Linux PCは会社にあるので動作を確かめながらの勉強ではありませんが、まず一通り最後まで読む予定です。

ジェットエンジンの多段コンプレッサー部の流体解析計算途中画面

ジェットエンジンの斜流＋多段軸流＋遠心の多段コンプレッサー部の流体解析計算の途中画面を載せます。

次はジェットエンジン多段コンプレッサー部の流体解析シミュレーション用の３次元モデルです。

かなり複雑な多段コンプレッサーの設計となっていることを分かって頂けると思います。

次図は流体解析計算途中の計算状況モニタリング画面です。

流れ流体部断面での速度ベクトルと圧力を表示させて、解析の進行状況をチェックしています。

＜今日の流れ＞

今日は来客もなく、一日が設計作業となります。

＜今日の思い＞

弊社女性エンジニアの皆もそれぞれの担当プロジェクトを頑張ってくれていますので、感謝です。

今週もあっという間に週末となり、もうすぐに年末ですが、色々な課題が充分に進んでいるのかどうか悩みながらも新年を迎えそうです。

それなりに悩みは有りますが、心は穏やかであり、ほんわりと幸せを感じる毎日です。