| Project/Area Number |
22K14419
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
猪熊 建登 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00898926)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | ガスタービン翼 / 伝熱促進 / 衝撃波 / 乱流 / フィルム冷却 / 内部冷却 |
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| Outline of Research at the Start |
ガスタービン翼後縁部フィルム冷却では、冷却流による熱遮蔽と対流熱伝達の両立が求められる。本研究では、弱い衝撃波と乱流が干渉すると流速乱れが増加する特性を積極的に利用し、空力加熱の影響が無視できる微弱な衝撃波をフィルム冷却流に付与することで乱流促進を行い、熱遮蔽・熱伝達性能を向上させることを目的とする。衝撃波発生装置を現有のフィルム冷却流路装置と組み合わせた流路系を作製し、フィルム冷却流に衝撃波を付与した際の伝熱性能計測とフィルム冷却流の流速・温度計測を行う。衝撃波付与フィルム冷却を原理実証し、冷却場の流体力学特性との関係を議論する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は、前年度に作製した無隔膜衝撃波発生装置を、内部冷却流路から翼後縁部フィルム冷却流路装置へ移動し、取り付けを完了した。翼後縁部流路装置は、矩形断面を有する主流流路と冷却流流路からなり、冷却流流路の上流部の流路上面に衝撃波管の開放端を接続するための矩形窓を設けた。接続用の接手は3Dプリンターを用いてPLA樹脂で造形し、衝撃波管開放端との接続部を頂点、矩形窓との接続部を底面とする四角錐状とした。これにより、衝撃波が接手内を伝播する過程で衝撃波が緩やかに減衰し、冷却流流路を伝播する際に、冷却流流路の強度上問題なく、また実験条件上適切な衝撃波強度となるようにした。また、冷却流流路は主流流路（地面と平行設置）と10degの角度をなしており、衝撃波管を傾けて設置する必要があった。このため、固定位置の微調整が可能なアングル材を用いて衝撃波管の土台を作製し、衝撃波管と冷却流流路の取り付けを行った。衝撃波管の駆動部圧力を400kPaとして衝撃波の連続放出試験を行った結果、昨年度内部冷却流路で行った際と同様に、2-3Hzでの繰り返し衝撃波放出が可能であることがわかった。冷却流流路の上壁・下壁・側壁、およびフランジ部の強度や空気漏れについても確認し、繰り返し衝撃波付与に対して問題ないことがわかった。熱線流速計で衝撃波付与時の冷却流流速を計測した結果、乱れ強度が定常流の際に比べて6倍ほどに増大し、カットバック面上の乱流熱伝達促進に対して期待できる結果となった。
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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
翼後縁部フィルム冷却流路装置への衝撃波管の移動・取り付けを完了し、冷却流流路への衝撃波放出に関する試験・流速計測を行うことができた。流路系の強度確認、衝撃波の放出特性や流速特性評価も完了し、伝熱実験を行う準備を整えることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
衝撃波連続付与における翼後縁部フィルム冷却の伝熱実験を行う予定である。衝撃波強度は、衝撃波管駆動部圧力の調整、接手部分の形状調整によって行う予定である。ティアドロップディンプルを敷設したカットバック面における伝熱性能に関して、フィルム冷却効率、ヌセルト数、正味熱流束低減率の3つの指標を用いて熱遮蔽性能と熱伝達性能の評価を行う。
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