全体形状の出来上がった無人機の3次元データを基に、この無人機が飛行する場合の飛行時流れ解析を下図のように開始しました。
上図は、外部流れ解析を開始する場合の解析領域と機体の状態を示しています。
この解析領域は、解析が進展し易くするために、かなり狭い設定を使っています。
また上図は、その機体廻り流れ解析が始まり、その計算が進展している状況をモニタリングしているものです。
この飛行状態では機体の迎え角は、とりあえず０度から始めています。
飛行速度もかなり遅い状態で設定をしており、マッハ流れなどは出ない状態です。
この解析結果が出たら、また報告を致します。
出すべきゴール値としては、機体の抵抗値・揚力値などでしょうか。
それが分かれば必要エンジン推力も計算が可能です。
3次元仮想空間中の一辺数十～１００ｍメートル以上という巨大な風洞の中に実物大の風量タービンを置いて、その性能をシミュレーションしてみたのが、次の解析結果図です。
風車ターワー中心を切断面として見た風速分布の等値線表示が上図です。
更に全体の風上から風下に向けての流れの流跡線が上図ですが、風の風力タービンによる旋回流の発生場所が風車後方に割と行った所になっているのが興味深い結果ですが、果たしてそれで良いのか検証が必要です。
最後の図は、後流方向から流れの流跡線を見たものですが、これを見ると風車ブレードの回転方向への後流渦が発生しているようです。
しかし少し風洞後部の長さが短いようで、より正確な後ろ流れをみるために次はもう少し巨大風洞を長く設定します。
風速分布以外に渦度分布など見たかったのですが、もう一度色々と設定を再度行い、それらが見れるように再計算を行ってみましょう。
無人機のスケッチモデリングも外部外装部分は次の図のようにほぼ完成となりました。
まず2枚尾翼が完成しています。
次の図は機体前方からエンジンナセル内も見えるズームしたアングルです。
そして最後は、前方斜めから見た機体全体外観となります。
今後は、内部構造の構築を目指し徐々に進めていきます。
このような機体の外観部スケッチモデリングは、次の機体へと移り同様な作業を行います。
これらの作業により担当スタッフは、モデリング能力の更なる習得と機体への理解を深めています。
機体外装部に対して自分が担当のエンジン部計画設計は、完全に遅れており、かなり焦ります。
まあもちろん通常業務が優先となりますので、計画に本当に時間を取れるのはもう深夜ぐらいしかないかもしれません。
2重反転プロペラを持つ空中に浮上する機体を試験的に設計してみましたので、その概略形状と性能解析結果の一部を見て頂きたいと思います。
上の2重反転プロペラは直径３ｍほどとなり、割と大きめのプロペラとなります。
それを毎分2000回転でそれぞれの羽根を逆方向に回転させて生じた流れの様子が次の図となります。
次の図は、2重反転プロペラ部分にズームして流れを見たものです。
この流れの結果を見ると、下方向に主な流れを作っているのが羽根スパンの中間ぐらいまでであり、羽根先端部のかなりの部分が充分な流れ発生をしていないので、そこらへんの翼断面の弦長を見直し、更にもう一度設計をして性能解析を行ってみたいと思います。
また、このプロペラを駆動するプロペラ下のエンジン部分もより詳しいモデリングを行い、着陸脚部分もより現実的な形を設計します。
解析結果の下方向へのスラストを見ると、実は相当な推力となっており、ここまで出るのだろうか今思っているところです。
そこら辺の確認も多パターンの解析で確実となって行くでしょう。
無人機のモデリングをスタッフに行ってもらっていますが、先日から少し進展しましたので、御紹介します。
上図は、両翼付け根の着陸脚部分のカバーが付け加えられたのを示しています。
そして上図は、エンジンナセル部分形状が詳細に出来てきたのを示しています。
今後は、エンジン後部の両サイドに尾翼が付けば、全体の外観構成はほぼ完成となります。
あとはセンサー類ドームなど小物を付ける必要があり、それらが完成したらつぎは内部構造に入ってみたいと思います。
エンジン部には独自に設計してみたエンジンを挿入し、その他機器も内部配置を考えていきます。
その前に全体外装のみでの外部流れ解析を行い、どのような飛行状態となるかを見る必要がありました。
少しずつ進む研究課題として、継続していきます。
先週から始めている新人のソリッドワークス練習の内容として昨日は部品をたくさん作った様子を御紹介しましたが、今日は次の図のようにそれら部品を使って組立図を完成した様子を載せてみます。
組立てた製品は、ハンドルを回すと動作する手動ウィンチとなります。
この題材は、ソリッドワークス練習本にあるもので、新人が今日一日で組み上げたものとしてはとっても良く出来ていると思います。
まだ完全ではなく、はめ合いのずれたものであるとか、穴が足りずに合致がうまく出来ないなど少々問題もありますが、それらはこれからの練習で克服されかなりの３次元ＣＡＤ使い手となる予感はしています。
あまり根をつめた無理をせず、マイペースでソリッドワークスの相当な使い手になってもらいたいと思っています。
その才能はあり！ と推測をしているところです。
スタッフに新しくソリッドワークスを覚えてもらうべく練習をしてもらっています。
まだ本格的に開始して一週間ぐらいですが、すでに2つの製品をモデリング出来ており、かなりのハイペースで習得をしています。
そのごく一部の部品などが次の図です。
今は、ソリッドワークスの練習本を題材としてやってもらっているので、進捗も早くなっていると思います。
この次は、いよいよこれまでに弊社に溜まっている製作図群から逆に3次元化を行い、それら部品を最終組立まで持って行き、最後にはアニメーションまで出来ると最高です。
部品図から3次元部品を作ると製図の知識と図面の見方を覚え、とっても有効な機械設計の勉強法であると思います。
とにかくいろんな種類の対象となる物をモデリングしてもらい、最終的にはそれらが構成する世界を3次元ＣＧの世界の中に構築してもらいたいと思っています。
それら造形物が溜まっていけば、ハードディスクの中にある世界が出来、その中でいろんなシミュレーションが始まり、とっても面白いこととなるように予想します。
わずかに静翼出口で圧力を残し、それにより衝動型と反動型の中間的なタービン段が出来たとしても不思議はないでしょう。
衝動型の良い点は、反動型に比較して同一熱落差や落差を吸収する場合に最高効率点での動翼回転数を遅く出来ることにあり、気体タービンでは高圧側で必須となります。
しかし衝動型は、静翼で全落差を運動エネルギーへと変換している為、動翼内に入って流体がその方向を転向する場合に割と大きい損失を発生してしまいます。
つまり衝動型は、動翼内での速度係数が低くなり、最高効率では反動翼に負けるようになります。
それならば下の図のように、わずかに静翼出口で残った圧力で衝動型動翼内での転向時損失を圧力開放による加速又は等速度でのわずかなものとすればその最高効率もかなり反動翼に近づき、しかも最高効率周速係数を小さく出来る利点を有する事となります。
この考えでタービンの最高効率点回転数を下げて、しかも最高効率も維持するように設計すれば、減速の問題、軸受けの問題、シールの問題など色々と解決した高圧型タービンが完成するでしょう。
衝動と反動の最高効率点周速係数の問題、これは常にタービン設計では重要な検討事項です。
今日と明日開いている大分県農林水産祭（別府であります）に、「水力発電の仕組み」を動く水車発電機で見ることの出来る展示品を次写真のように展示してきました。
展示準備は割と簡単に済ますことが出来ています。
そして今日の朝開場前に最終の展示調整を行いましたが、開場３０分前にはものすごいたくさんの来場者で駐車場もいっぱいになっていました。
やはりものすごくおいしそうな色々な食材が豊富な、農業関係の食事コーナーが一番人気だと思います。
自分もすごく食べてみたいのを色々と発見したのですが、今日も会社に出て仕事をしなければならないので、かな～り残念に思いながら帰ってきました。
特に豊後牛の串焼きのいい匂い、おいしそうな饅頭やおこわ系炊き込みご飯、濃厚そうなソフトクリームなど、食べた～い！！
だれか買ってきてくれないかしら・・・・・
モデルをスケッチして３次元ＣＡＤ内で造形するスケッチモデリングシリーズを航空機編として開始しました。
最初は、無人機がそのターゲットです。
現在、その機体本体部と主翼のスケッチモデリング進んでいます。
スケッチモデリングをしているスタッフの腕も相当にうまくなっており、特にこの機体前部の複雑形状ドーム部でのモデリングでその技能が証明されています。
複雑３次元曲面を正確にモデリングしていく技は、やってみるとなかなかに大変な作業であるのです。
それら技能により予定よりもどんどん全体の構築が進んでいます。
全体構造がほぼ出来上がるのが楽しみです。
時々進捗を報告します。
