流体機械設計と流体解析シミュレーション

流体機械設計と流体解析シミュレーションを行っている株式会社ターボブレードの社長である林 正基の日々について記載しています

バイク設計女子の小型自動二輪免許取得のための入校手続き

2019年01月23日 | 3次元CAD設計

弊社のバイク設計女子に小型自動二輪免許ATを取ってもらえることとなり、免許取得のための自動車学校への入校手続きの様子です。

バイク設計女子は小柄なのと、先日乗った電動バイクが初めてのバイクだったので、自動二輪免許取得の第一段階は小型二輪のオートマチック免許が最も無理なく安全だと考えて、弊社すぐ近くの大分県自動車学校に入校してもらえることとなりました。

もちろん免許取得費用は弊社の全額負担としていまして、入校手続き、講習や検定、免許書き換えにかかる時間も全て残業時間として計算を開始してもらっています。

小型二輪AT免許が取れたら、次は熊本HSRのオフロード場でオートマのレンタルオフバイクにてオフロード体験をしてもらう予定です。

バイク設計女子が段々とプロのバイク設計女性ライダーエンジニアとなるように、今後もバックアップ活動を続けていきます。

<今日の流れ>

今日の自分は少し体調が悪く自宅で療養中です。

最近は受託プロジェクトが大変に多くなり、過去プロジェクトに対するフォローも多かったので、一日の仕事時間は短いのですが、かなり疲れとストレスが溜まっていたのが体調悪化の原因のように思われます。


ドローンの設計、流体解析、構造解析となる一連の設計過程事例

2019年01月22日 | ドローン・空飛ぶ車の設計

ドローンの設計、流体解析、構造解析と連なる一連の設計過程事例です。

次がクアッド型ドローンを3次元設計した図となります。シンプルな形状として設計した、脚引き込み機能を持ったドローンです。

次が設計したドローンの飛行性能を求める流体解析の結果です。

各プロペラが上方から空気を吸い込み、流れに旋回を与えながら下方に送り出す様子が流れ流線で見ることが出来ます。

ドローンの中心部は解析結果を見ると空気の流れは少なくなっていて、各プロペラは主にプロペラ外側から空気を吸って下方に出すので、プロペラ回転面では均一な空気流れにはなっていないことが分かります。

次がドローンの飛行時強度を確認する為の構造解析用メッシュを作成した図です。

構造解析の精度を上げるために、かなり細かい解析メッシュを生成しています。

次は構造解析計算を行ったドローン全体の応力分布を示しています。

ドローン構造解析においてドローンに加える力は、流体解析で求めたプロペラに加わる流体力とプロペラ回転での遠心力、そしてドローン下方への自重を設定して、複合構造解析を行いなるべく正確な構造解析としています。

<今日の流れ>

午前中は来客での打ち合わせがあります。

午後は書類作成に集中したいです。


海底面資源の掘削・吸引用ターボドリルの設計

2019年01月21日 | 流体機械設計

海底面に存在するレアメタルやメタンハイドレードなどの海洋資源を掘削して同時に吸引出来るターボドリルの設計です。

船の高圧ポンプから送り出された圧力海水が下図の掘削・吸引ターボドリルの上部からタービンに供給されて、そのタービンが回転することでドリル先端の掘削ビットを回転させて海底資源を削り取り、更にタービンと同軸の吸い込みポンプが資源と海水を同時に吸い込んで船上まで送り出します。

タービン回転数は毎分6000回転ほどの高速回転となり、ドリルビットも高速に対応して掘削出来るダイアモンド金属合成タイプを使います。

切削粉と海水を同時に吸い込む軸流型ポンプも毎分6000回転の高速型でポンプ運転出来るので、それの船上までの昇圧は充分に取ることが可能です。

<今日の流れ>

午前中は弊社女性エンジニア全5名とのそれぞれの担当プロジェクトについての打ち合わせが中心となっていました。

午後は提出データまとめ作業と流体解析手法の試験作業を行います。


電動アウターローター型二重反転プロペラ推進ファンの流体部設計と流れ解析

2019年01月20日 | 流体機械設計

電動アウターローター型二重反転プロペラ推進ファンの流体部設計と流れ解析事例です。

次が二重反転プロペラファンの3次元形状です。

軸流プロペラの外周に電動モーターのローターが付くこととなる航空機の電動推進ファンとして設計しています。

次は、この解析モデルの性能流体解析の結果です。

<今日の流れ>

今日の休みもフラフラと流されるように過ごしています。


ガスタービン発電機の設計事例

2019年01月19日 | 流体機械設計

ガスタービン発電機の設計事例です。

発電出力は75KWほどで、1軸式ガスタービンとなり発電機も直結で高速回転です。

3次元CADモデルの全体をレトロ風な色で表示してみました。スチームパンク風です。

ガスタービン流体要素は、2段遠心圧縮機+2段軸流タービンとなっています。

遠心圧縮機インペラは効率も高く圧力比も運転範囲の広くなる発電ガスタービンに適切な良い設計となっています。

<今日の活動>

自宅のノートPCに入っているAutodesk Inventorを使ったアドベンチャーバイク設計を午後から行います。


バイク設計女子の初めてのバイク走行

2019年01月18日 | 3次元CAD設計

ターボブレードの女性エンジニアに今年からバイク設計女子として活動してもらうこととなり、まだ乗ったことが無かったバイクという乗り物に初めて走行してもらった様子です。

初めてのバイク走行なのに大変安定して冷静で上手に乗っていました。

今年からの新しい担当としてバイク設計女子になってもらった弊社女性エンジニアは、昨年はロケットエンジンターボポンプの設計担当だったのですが、ターボポンプ設計がほぼ終わりましたので、少々無理やりなお願いでバイク設計担当になってもらいました。

バイク設計女子が乗っているのは電動バイクで、会社の横の敷地で走行しています。

この電動バイクは、バイク設計女子が現在スケッチして3次元モデル化を行ってもらっています。

これでモデル化を進めているバイクという乗り物がどのような動きをする機械であるかを知ってもらえると思います。

バイク設計女子には今後、平坦なオフロード場でレンタルバイクでの走行練習を体験してもらったり、出来れば小型二輪免許を会社負担で取ってもらいたいと願っていますが、もちろん本人が良ければとなります。

<今日の流れ>

午前中は各プロジェクトの終了しているデータを提出する作業や、設計を開始しなければならない案件の基本設計計算などを行います。


直径150mmインデューサー展開角300度チップギャップ0.5mm、出口圧力175000PaAでの流れ解析

2019年01月17日 | 宇宙航空産業機械

直径150mmのインデューサーで羽根展開角300度、チップ側ギャップ0.5mm、出口圧力175000PaAでの流れ解析の結果図です。

解析結果図から4枚羽根インデューサーの外周側ブレード部での低圧領域はかなり少ない良い状態です。

次は流線群での流れ表示ですが、インデューサー外周のケーシングとのギャップ隙間が0.5mmですが、今回のギャップからの逆流漏れ流れが発生しています。

羽根外周隙間ギャップからの逆流漏れ流れにより生じる渦は、次図でもはっきりと出ています。

インデューサー直径150mmに対して外周隙間0.5mmの割合でも今回の結果で逆流が生じているのは、インデューサー出口昇圧が大きいということもあり、出口を低圧とすれば逆流は収まるでしょう。

他の逆流防止策としては、インデューサー外周部がこれでは円筒形状ですが、それを斜流となるテーパ壁として外周側に遠心力による昇圧を持たせて逆流を防ぐことが考えられます。

または、インデューサー入口縁直前に円筒型の溝を設けて、その溝空間に渦流れを誘導して流れを反転して羽根に吸い込ませる方式などが考えられます。

それらの設計変更と流れ解析も余裕があれば行う予定です。

<今日の仕事>

見積もりを作ったり、完成したデータを提出したり、設計変更を行ったり、問い合わせに答えたり、皆の質問に答えたり、終業後はバイク設計女子のバイク練習を行ったりで過ごします。


バイク設計女子の頑張り

2019年01月16日 | 3次元CAD設計

ターボブレードの女性エンジニアが、バイク設計女子として頑張ってくれている様子です。

電気バイクを次写真のように担当バイク設計女子がスケッチ(寸法測定のことです)してくれていて、それを3次元CADのSolidWorks上に再現する作業が進んでいます。

実機バイクを寸法測定したものを3次元CADの2次元スケッチに表して、それをベースに3次元CADモデル化を行っている様子が次です。

この実機測定+3次元CADデータ化は、人による測定なので測定器のような正確さはないですが、バイク設計女子が育つためにバイクがどのような構成であるかを知ってもらい、今後のオフロードバイクの本格的なスケッチ作業へと近々進む予定です。

<今日の流れ>

今日は来客も無く、見積もりをしたり、基本設計をしたり、各プロジェクト担当者と打合せたり、夕方の終業後はバイク設計女子の初めてのバイク走行練習をしたりして過ごします。


オフロードバイクの実物による設計研究の準備が出来ました

2019年01月15日 | 3次元CAD設計

オフロードバイクの実物による設計研究の準備が次写真のように出来ました。

250cc市販オフロードバイクを購入して、これから全体の3Dスケッチを行い、部品もなるべく分解してスケッチすることでオフロードバイクの基本構造を3次元CAD上で再現する作業が今回の設計研究の最初です。

オフロードバイク設計研究の当面の対象は、走行時の車体廻り空気流れ解析と砂ホコリなどのパーティクル流れ、その空気流れによるラジエター関係の冷却性能熱流体解析、エンジン吸い込み部流れ解析、排気部流れ解析、スイングアーム構造解析、サスペンション挙動解析などを想定しています。

<今日の流れ>

今日の午前中は色々な書類作成が中心です。

午後は来客があり、その後は基本設計の検討を行います。


3次元設計と実物

2019年01月14日 | 流体機械設計

3次元設計した姿と実物の写真を見比べてみる。

次が3次元設計したタービン羽根と主軸部の4分の1カット図となります。

そして次図が上図の実際に出来上がっている写真です。

写真のほうが組付けられている部品が多い状態となっています。

3次元設計図と実物写真では、実物が重々しさを感じます。

その理由は、実物の部品表面の質感が均一ではない色と表現になっているように思われます。

今後よりリアルな3次元設計表示を行うなら、3次元CGであるような表面サーフェースのレンダリング技術を使う必要が有りそうです。

<今日の流れ>

今日は会社に出ます。