制御バルブのCFD駆動形状最適化

　制御バルブは幅広い業界で使用されており、様々な流体の流れを調整します。ARCAバルブのプロジェクトでは、液体および気体用のDN700コントロールバルブに対して最適化を実行する必要があり、ターボコンプレッサーのアンチサージバルブとして使用するために最適化されました。

課題は一連の制約条件(壁の厚さ、フランジの定義)を含んだバルブハウジングのパラメトリック形状モデルを作成することでした。CFDソフトウェアにはAutodesk CFDが使用され、パラメトリック形状モデルはCAESESを用いて作成しました。最適化の目的はターボコンプレッサーの供給能力を最大化し、コンプレッサーの安全なシャットダウン時にパイプラインと熱交換器の内部に閉じ込められるガスを短時間でリリースできるようにする高い流量係数Kvsでした。作動条件は、バルブ全体で圧力比0.7の理想的なガス放出であり、バルブが「流れるように開く」ことでした。

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ジオメトリのモデリングとバリエーション

バルブの入口チャネルと出口チャネルは、パラメータ化された上部と下部の輪郭形状によって制御され、楕円形の断面を引き延ばしたようなパスで生成します。特定の断面楕円軸は、チャネル間の輪郭距離によって定義されますが、他の楕円軸は自由に変更できます。フランジの位置、プラグ座部リングとケージの形状は固定されていますが、座部を垂直に動かすことは可能です。