解析事例 回転機械 : 高い精度が要求されるCFD解析事例 Application Brief

回転機械 : 高い精度が要求されるCFD解析事例

公開日:2017年9月

コンプレッサー、タービン、ポンプ、ファン、送風機、ターボチャージャ、ターボポンプをはじめとする回転機械は、運輸、発電、上下水道、エネルギー供給およびその他多くの業界において中心的な役割を果たしています。回転機械の設計は、その複雑さにかかわらず、最適化することでコストを大幅に削減できる可能性を秘めています。たとえば1パーセントの効率向上により、15年間で削減できるコストは、ガス発電業界では660億ドル、航空運輸業界では300億ドルになります。しかしながら、回転機械の設計者は、安全性、動作範囲、信頼性、初期費用および運用コスト、市場化までの時間などの性能に関するあらゆる側面について改良を求められており、効率化は取り組むべき多くの課題の1つにすぎません。単に利益を上げるだけでなく、次のレベルに進むためには、プロトタイプや物理的なテストに時間と予算を投入する前に、高度なシステムの構築、テスト、および検証を、低コストかつ低リスクな仮想環境で行う必要があります。

この解析事例では、回転機械の高精度なシミュレーションにより、速度重視の競争の激しい開発環境で、エンジニアリングチームが効率、信頼性、および耐久性の向上と排出量の削減を実現するターボ機械の代替設計案を迅速に評価できるようになる要因について説明します。回転機械は、高精度の解析が要求される、重要な数値流体力学(CFD)適用事例です。

目次
  1. 1つに統合された環境におけるエンドツーエンドの完全なワークフロー
  2. 最初の設計案を迅速に生成
  3. 3次元の全体設計を対話的に生成
  4. 2次元の性能予測を迅速に生成
  5. 忠実度の高い3次元CFDシミュレーションではプロトタイピング前に設計の最適化をサポート
  6. 非定常の回転機械シミュレーションを高速化
  7. 最適化された排水処理コンプレッサーにより2〜5パーセントの効率向上を実現
  8. 設計時間を30パーセント短縮しながら、油圧ポンプの効率を1〜2パーセント向上
  9. 潮流発電機の最適化により、処理時間を従来の手法から96%短縮
  10. ANSYS TurboSystemでより高精度の解析結果を実現
  11. ハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)により大規模な高忠実度モデルの解析が可能に
  12. ANSYSの専門家チームがその知識と経験を提供
  13. 精度の高いシミュレーションが優れた回転機械の設計をサポート

1つに統合された環境におけるエンドツーエンドの完全なワークフロー

ANSYS TurboSystemでは、回転機械の設計プロセスのあらゆるステージに対応する、最適なツールと機能を備えたエンドツーエンドの完全なワークフローを提供しています。これには、迅速な初期設計の作成、回転アセンブリと付随するコンポーネントの3次元全体ジオメトリの作成と編集、迅速なスクリーニングのための2次元ブレードの高速スルーフローシミュレーション、および定常/非定常状態の全体ホイール/部分的ホイールの各モデルで実施する3次元数値流体力学(CFD)メッシュ作成および解析が含まれます。これらのツールによって、エンジニアはより忠実にターボ機械の性能を予測できるようになるため、短時間かつこれまでよりも高い信頼性で設計を最適化し、問題を解決することが可能です。

1つの操作環境に統合されたツールセットを使用して、回転機械の設計プロセス全体を進めることが可能
1つの操作環境に統合されたツールセットを使用して、回転機械の設計プロセス全体を進めることが可能

ANSYS TurboSystemの回転機械ツールセットは、設計および流体解析のツール一式をまとめたものであり、そのすべてがANSYS Workbenchのシミュレーションプラットフォームにシームレスに統合されています。この合理化されたアプローチは、ジオメトリ、メッシング、および物理パラメータの情報を1つの環境から別の環境に移動または複製する必要をなくすことで、エンジニアリングに割く労力と市場化までの時間の両方を削減します。シミュレーションプロセスは全体的に革新的なプロジェクト概念図で連携させることができます。複雑なマルチフィジックス解析でも、ユーザーはドラッグアンドドロップの簡単な操作で手順を…

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