21世紀において、持続可能なエネルギー供給がますます重要性を増しており、再生可能エネルギー源の中でも、水力発電はクリーンで効率的なエネルギー生産手段として、世界中で広く採用されています。

水力発電所の中心的な要素である水力タービンは、水の力を電力に変換する役割を果たし、その中でも、性能を最大限に引き出すために欠かせないのがガイドベーンです。

ガイドベーンは水力タービンにおいて重要な役割を果たし、その設計と解析は水力発電技術の発展において不可欠です。

本記事では、水力タービンのガイドベーンに焦点を当て、汎用構造解析ソフトウェアAIFEMによる静解析を実施しました。

ガイドベーンの設計と解析は、水力発電の効率性、持続可能性、信頼性に直接影響を与える要因であり、エネルギー産業における進化と環境への配慮に寄与します。

解析ケースについて

本ケースでは、ガイドベーンの固定リングに変位拘束条件、前後面に水流圧力荷重を与えています。

定格条件、最大揚程条件、ブースト条件の3種類の運転条件におけるガイドベーンの変形と応力状態を解析します。

（a）ジオメトリ	（b）メッシュモデル

解析結果について

3条件におけるミーゼス応力（変形量500倍）の結果を下記に示します。

（a）定格条件	（b）最大揚程条件	（c）ブースト条件

最大ミーゼス応力の結果を比較すると、参考結果との差は1000分の1程度という結果になりました。

まとめ

本記事では、水力タービンのガイドベーンの静解析において、AIFEM解析精度を検証することができました。

AIFEMは、そのユーザーフレンドリーな操作性と効率性により、ガイドベーン設計から解析結果の確認までのプロセスを大幅に改善することが可能です。

また、ガイドベーンの静解析のみならずあらゆるアプリケーションにおけるシミュレーションを、シームレスな操作性と高精度の計算能力で支援し、エンジニアの設計プロセス向上をサポートします。