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◆Fully Coupled Thermal FSI Analysis in Turbulent Flow      
熱と完全連 成した乱流の流れのFSI解析

カーブしたチャネル内における3-D非等温乱流の流れの研究は、産業界において非常に重要 です。このようなタイプの流体が適用されているのは、タービンハウジングや 推進システムなどです。曲部における圧力損失と復元、それによって引き起こされる二次流れによって、流体の流れの物理現象は複雑化されます。また、高 速、高温の流れもチャネル構造に大きな応力を与えます。

今回のニュースでは、標準的なカーブのチャネル内における非等温乱流の例をご紹介し ます。チャネルの寸法と境界条件は上の概要図に示してあります。チャネル構造は流入口で固定されています。流体はFCBI-C要素で、構造はMITC4 シェル要素でモデル化しています。427℃に熱せられたガスは、レイノルズ数300,000です。概要図の隣に示しているのは、流体の圧力です。

以下の図では、構造の変形と、熱ひずみ、塑性ひずみを示しています。これらは、この 解析で主要と思われる結果です。また、チャネルの内部、外壁に沿った静圧係数のグラフも示しています。純粋なCFD解析結果と実験結果[1]には、熱の効 果は含まれませんが、これはそれほど大きいものではありません。

今回紹介しているようなタイプの解析(大変形を含む完全連成のTFSI解析)は主 に、構造の品質を査定するために使われます。しかし構造の変形が、静圧係数のような流体の流れのパラメーターに与える影響もまた興味深いものです。




構造の変形





熱ひずみと累積相当塑性ひずみ





結果の比較


Reference
  1. Khalil I.M., Weber, H.G., Modeling of Three-Dimensional Flow in Turning Channels. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power - Transactions of the ASME 106 (3) 1984 682-691.




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