超高速・超高圧ターボ機械の非接触シールの二相流体による不安定振動機構の解明

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452165
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 岩壷 卓三 神戸大学, 工学部, 教授 (00031097)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安達 和彦 神戸大学, 工学部, 助手 (30243322) ; 河村 庄造 神戸大学, 工学部, 助教授 (00204777)
• Keywords: 二相流体 / 動的流体力 / 不安定振動 / 非接触シール / ターボ機械 / ポンプ / 超高速 / 超高圧

Research Abstract

超高速・超高圧ターボ機械の開発が、ロケットエンジンの液体燃料ポンプ、超伝導その外ハイテク技術推進時に必須なものとされている。ところが、それらの機械の開発・設計において、非接触シールの間隙を小さくすると、それが原因でロータの不安定振動が発生し、非接触シールの動特性が重要な問題となっている。本研究ではハイテクノロジーを必要とするこのようなターボ機械用非接触シールがロケット用ポンプのように高高度の低気圧下で二相流となり、二相流によって発生する流体力となった場合の流体力特性の解析、単相流の場合との相違のメカニズムについて研究を行うために今年度は次の研究を行った。
(1)実験によりシール内における二相流の流れの状況の観察および二相流況の計測
(2)実験による二相流非接触シールの静特性および動特性(動的流体力)の測定と単相流の場合との比較その結果、次のことが明らかとなった。
(1)単相流に比べて二相流では、流体力が小さく、また、高周波のノイズが生じる。
(2)ボンプが系全体として安定であっても、その系がシール力によって安定に保たれているとすれば、シール内流体が二相流になることによって、シール力が小さくなり、系として不安定になる恐れがある。
次年度は、研究計画どおりシール内流体が二相流の場合の流体力を理論的に算出する方法について研究を行う。

Research Products

• [Publications] Takuzo IWATSUBO: "The Dynamic Forces of Pump Annular Seals through Two Phase Flow" IFToMM Fourth International Conference on Rotor Dynamics. (1994)
• [Publications] Takuzo IWATSUBO: "The Dynamic Forces Pump Annular Seal Induced by Two Phase Flow" ISROMAC-5,Fifth International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery. (1994)