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Studies on Development of High-Efficient and Reliable Cooling Flow Control Devices under a Realistic Gas Turbine Environment

Research Project

Project/Area Number 17K06138
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Fluid engineering
Research InstitutionIwate University

Principal Investigator

Funazaki Kenichi  岩手大学, 理工学部, 教授 (00219081)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywordsガスタービン / フィルム冷却 / 最適化 / CFD / 感圧塗料法 / 冷却タービン翼 / 数値解析 / PSP計測 / 高効率化 / 高温化 / 実験 / 流体機械
Outline of Final Research Achievements

The development of film cooling technology with high heat shield effect against hot gas is strongly required for the development of turbine blades for gas turbines. The researcher in charge has previously come up with a new idea of an effective flow control device and succeeded in suppressing the vortex structure that deteriorates film cooling performance. However, reducing the aerodynamic loss due to the device and the heat load on the device itself has been recognized as a problem in actual application. Therefore, in this research, we proposed a V-shaped device and worked on its optimization. We selected surface average film cooling efficiency, total pressure loss coefficient, and device surface average film cooling efficiency as optimization evaluation indices, and used the Taguchi method based on CFD that was verified by experiments as the optimization method. As a result, we succeeded in searching for promising flow control devices.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ガスタービンは、発電用や航空機用ジェットエンジン等に用いられる内燃エンジンの一つであり、現在の文明維持には欠くことの出来ない原動機である.航空機需要は長期的には拡大傾向にあり、燃料消費量の削減はエアラインにとり、また地球環境にとり重要課題である。また、東日本大震災津波の影響による原子力発電所の稼動停止にともなう電力不足分を補うため、また、再生可能エネルギーの大量系統投入による調整機能としても、ガスタービンベースの火力発電の需要が増大している.本研究はそのようなガスタービンの高温化、高効率化等に貢献するものであり、今後のCO2削減にも寄与する研究である。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2020 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] フィルム冷却の高効率化に関するV字流れ制御デバイス形状の最適化2020

    • Author(s)
      齋藤 涼、船﨑健一、河村朋広、森崎哲郎
    • Journal Title

      日本ガスタービン学会誌

      Volume: 48 Pages: 50-57

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 流れ制御デバイスを用いたフィルム冷却の高効率化に関する研究ー高密度比条件におけるデバイス最適形状検討ー2018

    • Author(s)
      河村朋広、船崎健一、瀧澤隼人、田川久人、森崎哲郎
    • Journal Title

      日本ガスタービン学会誌

      Volume: 46 Pages: 306-313

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] フィルム冷却の高効率化に関するV字デバイス形状の最適化2018

    • Author(s)
      齋藤涼、船崎健一、河村朋広、森崎哲郎
    • Organizer
      第46回日本ガスタービン学会定期講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 環状翼列を用いた高圧タービン部エドウォールにおけるフィルム冷却に関す研究2018

    • Author(s)
      三浦誠貴、船崎健一、橋本光一郎、田川久人、森崎哲朗
    • Organizer
      第48回学生員卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 流れ制御デバイス を用いたフィルム冷却の高効率化に関する研究2018

    • Author(s)
      船崎健一、齋藤涼、河村朋広、田川久人、森崎哲朗
    • Organizer
      第48回学生員卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 流れ制御デバイスを用いたフィルム冷却の高効率化に関る研究2017

    • Author(s)
      河村朋広、船﨑健一、瀧澤隼人、田川久人、森﨑哲郎
    • Organizer
      第45回日本機械学会定期講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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