シーメンス・エナジー、ガスタービンブレードの冷却予測に単一の統合プラットフォームを使用

ガスタービンを安全かつ効率的に運転するには、内部の空気チャネルでタービンブレードを冷却することが不可欠です。これまで長い間、金属の温度とブレードの負荷を予測するツールとしてシミュレーションが使用されてきましたが、そのプロセスは複雑で時間がかかるものでした。多くの段階を踏まなければならず、異なるツール間のデータ転送も必要でした。

このホワイトペーパーでは、従来の設計ワークフローをステップアップさせ、単一の統合プラットフォームでブレードの流体温度と固体温度の両方を予測する方法を紹介します。共役熱伝達 / 数値流体力学 (CHT / CFD) を統合したワークフローにより、シーメンス・エナジーは従来のアプローチの限界を超えて設計を進められるようになりました。シミュレーションの速度と結果精度の両方が向上し、ガスタービンブレードの冷却を改善できました。

ガスタービン設計におけるシミュレーションの役割の詳細

タービンブレード冷却シミュレーションの目的は、ブレード全体の金属温度、空気力学的負荷、金属応力を予測することです。タービンブレード冷却シミュレーションの標準的なプロセスでは、複数のソフトウェアツールを使用し、ソフトウェア間でデータ転送を行っています。多くの場合、低次の手法が使われ、入力には近似値が使用されています。 

このホワイトペーパーでは、単一のマルチフィジックスツールを使用して、共役熱伝達 (CHT) と数値流体力学 (CFD) の両方を計算する新しいワークフローを紹介します。このタービンブレードのシミュレーション手法では、気温とブレード温度を同時に計算します。ホワイトペーパーでは、このワークフローの利点を解説し、ワークフローを使用して得られた結果を検証します。

このホワイトペーパーは、設計プロセスで仮想プロトタイピングを使用するすべての人が対象

タービンの性能を改善し、規制要件を満たす作業に取り組むエンジニアリングチームと設計チームに関係する内容を網羅しています。仮想プロトタイピングを導入すると、時間とコストのかかる物理プロトタイピングが不要になり、迅速なシミュレーションとデジタルテストが実現します。このホワイトペーパーで説明するワークフローを使用すると、仮想プロトタイピングの価値を最大限に活用して、ガスタービンブレードの冷却と設計を実現できるようになります。

シーメンスのタービンシミュレーション・ソリューションの利点

シーメンスのソリューション・ポートフォリオは、設計目標をより早く達成するのに役立ちます。シーメンスのソフトウェアを使用すると、デジタルツールを使用してタービンの性能を予測できます。これによりテスト時間が短縮し、設計サイクルの初期段階から設計に自信が持てるようになります。 

シーメンスのタービンシミュレーション・ツールには次の機能があります。 

• 必要に応じてCFD、CAE、システムシミュレーションツールを組み合わせ、現実的なジオメトリで性能を調査
• 複雑なワークフローや古いワークフローから脱却することで開発時間を短縮
• あらゆる動作条件で性能を探索
• 仮想プロトタイピングを使用して複数の設計をデジタルで探索し、高価な物理テストを削減