かつて自動車や航空機など、あらゆるモビリティの動力源の主流はガスタービンエンジンであった。現在のメインストリームは再生可能エネルギーである風力や太陽光にシフトしたものの、ガスタービンエンジンはその予備動力、バックアップ動力としての地位を確立しつつあり、エンジニアリング部門はその役割を担うガスタービンの設計、再設計に取り組んでいる。
しかし、ガスタービンエンジンは始動と停止の回数が多いことが課題であり、その性能要件は、より高度化、複雑化している。さらに、エンジン内のクリアランス、空力や熱力学的な安定性など、考慮すべきポイントは多岐にわたる。エンジニア部門はこれらの要件に応えながら、最大出力と効率のバランスを最適化したエンジンを設計開発するという困難なミッションに取り組んでいるのだ。
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WEM (エンジン全体のモデル)
SimcenterとNXを使用してガスタービンの性能と完全性を最適化
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こうした状況において注目されているのが、エンジンを構成するあらゆる要素をデジタル化して組み合わせ、エンジンのデジタルツインとして用いる「エンジンの全体モデル（WEM）」と呼ばれる手法だ。このWEMにより、エンジニアリング部門やテスト部門は製品の物理的なプロトタイプ製作や、プロトタイプを使った実地テストから解放される。加えて、デジタルツインを用いてより精密でより多層的なシミュレーションの実施、エンジンの品質や安全性の向上にも注力できるようになる。
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本資料では、ガスタービンエンジンの設計開発において、WEMを中核に据えた一連のプロセスの採用がもたらすメリットを説明している。さらにWEMの典型的なユースケースや、既存プロセスへの具体的な実装方法についても解説しているので、設計・開発担当者はぜひ参考にしてほしい。
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