1993 Fiscal Year Annual Research Report

軸流圧縮機動・静翼列の過渡流れに関する実験と数値シミュレーション研究(旋回失速付近および突入・回復過程における流れ構造と制御)

Research Project

Project/Area Number	05452157
Research Institution	Waseda University
Principal Investigator	吉岡英輔 (大田英輔) 早稲田大学, 理工学部・機械工学科, 教授 (50063699)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	太田有早稲田大学, 理工学部・機械工学科, 専任講師 (50211793) 田島清〓早稲田大学, 理工学部・機械工学科, 教授 (60063335)
Keywords	圧縮機 / 翼列 / 非定常流 / 旋回失速 / 数値流体力学 / はく離 / 渦 / 流体計測
Research Abstract	動翼列と静翼列とで構成される単段軸流圧縮機について、特に旋回失速に関連する非定常流れ構造を実験計測および数値シミュレーションにより調査・分析した。 1.圧縮機実験計測高流量から前失速域の範囲において、動翼列後方での流速の定常周期成分と変動成分を二次元熱薄膜プローブにより詳細に計測した。負荷の増大に伴い、ケーシング側から平均径にかけて変動成分の振幅が急増することを確認した。並行して特殊三次元熱薄膜プローブの考案、校正風洞の設計・製作、三次元変動流ソフトの作成を行った。本年度完成には至らなかったが、特殊プローブの基本特性を調査し、測定方程式を確定できた段階で、実機計測に移行できると考える。前述した変動成分の周波数帯域による系統的な分類を進め、失速発生に関与する成分の抽出方法を検討する予定である。 2.動・静翼列系二次元数値シミュレーションこれまでに開発した二次精度TVD差分法を用いたN-S解析プログラムの高速化、複合格子系の導入・改良を実施し、上記の計測で流れの二次元性が確認された平均径位置での翼列を模擬した6動翼-10静翼直線翼列系について、正常作動域から深い失速域までの流れ場をシミュレートした。系の全体特性や動翼列前後の流れの翼間分布は実験結果とよく一致した。失速域では、先行翼間通路内の失速渦によるブロッケージと後続翼背面での前縁剥離渦とに特徴づけられる失速セルの構造とその伝播機構を示した。深い失速域では動翼失速セルと静翼失速セルとが同期して動翼移動方向に伝播する状況を捉え、その際の伝播速度は実機でのそれとも比較的よく対応することを確認した。この過程は、動静翼干渉を含む本研究の解析でのみ捉えることのできた現象である。この成果は国際会議で報告し、旋回失速研究の有力な方法の一つとして評価された。一方で、解析精度の向上、乱流モデリング、翼枚数および翼列下流通路長の選定などの新たな検討課題が抽出された。

Research Products

(2 results)

All Other

All Publications (2 results)

[Publications] Eisuke OUTA(吉岡英輔): "A 2-D Compressible N-S Simulation of Starting-and Stalling-Flows in a Compressor Cascades System." Proceedings of the 11th International Symposium on Air-Breathing Engines,Tokyo,1993.AIAA. Vol.1. 53-62 (1993)
[Publications] Eisuke OUTA(吉岡英輔): "An N-S Simulation of Stall Cell Behavior in a 2-D Compressor Rotor-Stator System at Various Loads." The 39th ASME International Gas Turbine&Aeroengine Congress(Le Hague,the Netherlands,June 1994). (発表予定).

1993 Fiscal Year Annual Research Report

軸流圧縮機動・静翼列の過渡流れに関する実験と数値シミュレーション研究(旋回失速付近および突入・回復過程における流れ構造と制御)

Principal Investigator

吉岡 英輔 (大田 英輔) 早稲田大学, 理工学部・機械工学科, 教授 (50063699)

Research Products

[Publications] Eisuke OUTA(吉岡 英輔): "A 2-D Compressible N-S Simulation of Starting-and Stalling-Flows in a Compressor Cascades System." Proceedings of the 11th International Symposium on Air-Breathing Engines,Tokyo,1993.AIAA. Vol.1. 53-62 (1993)

[Publications] Eisuke OUTA(吉岡 英輔): "An N-S Simulation of Stall Cell Behavior in a 2-D Compressor Rotor-Stator System at Various Loads." The 39th ASME International Gas Turbine&Aeroengine Congress(Le Hague,the Netherlands,June 1994). (発表予定).

吉岡英輔 (大田英輔) 早稲田大学, 理工学部・機械工学科, 教授 (50063699)

[Publications] Eisuke OUTA(吉岡英輔): "A 2-D Compressible N-S Simulation of Starting-and Stalling-Flows in a Compressor Cascades System." Proceedings of the 11th International Symposium on Air-Breathing Engines,Tokyo,1993.AIAA. Vol.1. 53-62 (1993)

[Publications] Eisuke OUTA(吉岡英輔): "An N-S Simulation of Stall Cell Behavior in a 2-D Compressor Rotor-Stator System at Various Loads." The 39th ASME International Gas Turbine&Aeroengine Congress(Le Hague,the Netherlands,June 1994). (発表予定).