研究テーマ ｜ Research theme
多目的最適化によるターボ機械の設計開発
Design of Turbomachinery by Multi-objective Optimization Technique
研究概要 ｜ Research summary
ターボ機械は産業用プラントやガスタービンエンジン，ポンプなどに広く用いられています。近年では，設計点での定常運転だけでなく，設計点を大きく外れた流量や回転数で運転されることが増え，広い運転流量範囲での高効率な羽根車設計が求められています。また，多くのパラメータを組み合わせた設計は，非常に困難となっています。そこで本研究では，遺伝的アルゴリズムによる全方位自動形状探索および人工知能をメタモデルとした多目的最適化設計手法を開発し，従来よりも優れた性能を持つ，新しいターボ機械の提案を行っています。
Turbomachinery is widely used in industrial power plants, gas turbine engines and water pump, etc. It is highly requested to develop an advanced design of turbomachinery which has high efficiency under wide operating range. In this study, multi-objective optimization technique is used for turbomachinery design, which consists of AI assisted genetic algorithms. The novel design technique brings advanced design of turbomachinery.
特色・研究成果・今後の展望
企業側のニーズに応えて，多目的最適化設計システムを様々なタイプのターボ機械（遠心圧縮機CT，遠心ファン，斜流ファン，軸流タービンなど）に適用してきました。人工知能を応用することで，非常に短時間で最適設計が可能となっています。設計制約条件のもとでの最高性能を目指すだけでなく，新しい機能を付加するなど，革新的ターボ機械の開発を目指しています。
多目的最適化設計システム
(a) 遠心圧縮機CT
(b) 遠心ファン
(c) 斜流ファン
(d) 軸流タービン
社会実装への展望
本研究により，ターボ機械の効率改善による省電力化，騒音の低減，運転流量範囲拡大などの問題を解決することに貢献します。また，従来機械の改善だけでなく，新しいタイプのターボ機械を開発する手段として企業の要求へ応えます。