ターボ機械流れの数値シミュレーション技術は、ここ２０年の間に飛躍的に進歩しており、Fluent, CFX, FineTurboに代表されるCFD汎用アプリでも、静動翼列多段解析が可能になった。しかしながら、これらは理想気体を仮定した空気流れや、密度変化を無視した水の流れのみが計算対象であり、湿りを伴う流れには、いまだ完全に対応していない。
我々は、空気流れのみならず、湿り空気、そして湿り蒸気を仮定した、ターボ機械のタービンならびにコンプレッサー多段静動翼列の完全な非定常熱流動を大規模数値計算することができるマルチフィジックスCFD技術を開発した。タービンを丸ごと数値計算できるということから、本計算アプリを「数値タービン」と命名した。これを用いることで、航空機用ファンエンジン、発電用ガスタービン、そして蒸気タービンなどの実在環境を仮定した大規模数値計算が実現できる。数値タービンは、東北大学サイバーサイエンスセンター所有のスーパーコンピュータAOBA (NEC SX-Aurora TSUBASA) に最適化されており、数百以上の翼列流路の計算をハイブリット並列化することで計算時間の大幅削減に成功した。数値タービンは今後、電力負荷変動下でも安定して稼働することができるガスタービンや蒸気タービン開発のため、事前に故障や経年変化を予測することができる、デジタルツイン数値タービンの実現に向けて、さらに大規模、高速化を目指している。
YouTube Video: Introduction to Numerical Turbine (English narration)
YouTube Video: Introduction to Numerical Turbine (Short version)
AOBA Users News: YouTube version (Slide in English, narration in Japanese)
最新の主要ジャーナル
- Satoru Yamamoto, Koki Araki, Shota Moriguchi, Hironori Miyazawa, Takashi Furusawa, Koichi Yonezawa, Shuichi Umezawa, and Shuichi Ohmori, Takeshi Suzuki, Effects of Wetness and Humidity on Transonic Compressor of Gas Turbine, International Journal of Heat and Mass Transfer, 178 (2021),121649. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121649
- Satoru Yamamoto, Akihiro Uemura, Hironori Miyazawa, Takashi Furusawa, Koichi Yonezawa, Shuichi Umezawa, and Shuichi Ohmori, Takeshi Suzuki, A Numerical and Analytical Method for Predicting the Performance of Intermediate-pressure Steam Turbines in Operation, Energy, 198, (2020), https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.117380.