| Project/Area Number |
22K03899
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 19010:Fluid engineering-related
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
姜 東赫 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (40610366)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 非定常状態 / 動特性 / 非定常エネルギ保存則 / 動的モード分解制御 / 線形モデル / ３次元時空間周波数解析 / デジタルツイン / 動的モード分解 / 流体制御 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，ターボ機械の非定常内部流れ場の推定及びその制御を目的とし，莫大な時空間データの相関が必要となる非定常流れ場に対して圧縮センシング動的モード分解制御（Compressed Sensing Dynamic Mode Decomposition Control）を用いて，ターボ機械のデジタルツインを確立する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
ターボ機械の不安定な運転条件下では、性能が定常状態の特性曲線に迅速に追従することができない。予期せぬ不安定な条件下で信頼性の高いターボ機械を設計するために、三次元遠心インペラの動的伝達マトリックスを評価した。作動流体は非圧縮性の空気である。本研究の結果をポンプなどの広範な適用範囲に対応させるために、すべてのパラメータと結果を正規化した。実験結果は、不安定な性能曲線において定常性能曲線よりも著しく大きな負の勾配を示した。これは主に、圧力上昇のパルス流量に対する位相遅れによって引き起こされた。不安定な条件下での利得と位相遅れの変化を数値シミュレーションによって明らかにした。数値結果は、不安定な圧力上昇が主に不安定なエネルギー保存方程式の慣性項と動力項によって生成されることを示した。動力項は主に角運動量流量差および角運動量の変化率の影響を受けた。各項目を定量的に評価し、不安定な圧力上昇への寄与について議論した。本研究で試験した周波数範囲内では、三次元遠心インペラの伝達マトリックスは、連続接続された微分システムを考慮した一次遅れ近似によって効果的に近似できることがわかった。本結果は、キャビテーションなどの圧縮性の影響を無視すれば、遠心ポンプにも拡張できると考える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
成果が出て学会発表および論文を掲載した。
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| Strategy for Future Research Activity |
動特性の詳細な調査には複数回の実験が必要となるため時間コストが大きいということに注目し，より短時間で動特性の解明が可能となるDMDc を用いた推定について検討した．線形化されたモデル作成のために，実験によって周波数が徐々に増加する信号のチャープ信号を用いることで複数の周波数の情報をもつモデルの作成を行った．この作成されたモデルに対して，入口脈動流を模擬した複数の正弦波をあたえることで，それぞれの周波数における圧力変動の推定が可能となる．本研究では，大橋[8] が行った一定周波数を与えて動特性を可視化する方法と，提案したDMDc によって推定し動特性を再現する方法の比較と検討を行った．
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