カーボンニュートラルに貢献！水素・アンモニア燃料に関するCAEシミュレーション事例 ～ 3Dシミュレーション編 ～

水素、アンモニア燃料はそのエネルギを取り出す際に二酸化炭素を排出しないため、カーボンニュートラル実現において重要なエネルギーリソースの候補として注目されています。 しかし、従来の炭化水素燃料とは異なった特性を持つため、エネルギー発生に関係する用途において従来と同様の取り扱いが困難なことも多く、機器の設計には実験のみならずCAEによる十全の事前検討が必要となります。 本資料では水素、アンモニア燃料に対する3次元のCAEによるソリューションをご紹介いたします。

3次元CAEによるソリューション例

燃焼器の3次元解析

水素・アンモニアは既存の天然ガスとは燃焼速度が異なるので燃焼器の調整が必要となります。水素はサーマルNOx、アンモニアはフューエルNOxが天然ガスに比較して多く発生するために対策が不可欠です。
この事例では、Nox等の排出量・吹き消え状態の予測を行う燃料の当量比を下げていき、吹き消えのタイミングを実験と比較します。

Cambridge希薄予混合バーナー

水素／極低温ポンプの設計と最適化

水素輸送において、輸送時に使用するH2圧縮機の設計と最適化のために本解析を実施します。 事前設計から詳細な空力最適化までの合理化されたAnsysのソリューションとパートナーのエコシステムを使用しエンドツーエンドのソリューションを提供します。自動化されたメッシング、スケーラブルなHPC CFD、FEAソルバーによって、機械の性能マップが提供され、ポンプキャビテーションを短時間で予測することが可能です。
デューティ要件から圧縮機をすばやく設計し、実績あるCFDおよびFEA手法を使用してその性能を検証し、さらに幅広い設計空間を探索して機械の効率を向上を支援します。

50kmのパイプラインに対応する多段式水素圧縮機のインペラーとその性能マップ

Ansys Workbenchのワークフローによる水素圧縮機の設計／解析