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

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452165
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 岩壺 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、超電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の流力特性の解析の方法として、先ずダブルスパライルシールについて、等価すき間の概念を実証し、次に二相流の場合の解析と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)ダブルスパイラルシールの静および動特性解析と実験結果の比較
(2)二相流非接触シールの静特性および動特性(動的流体力)解析その結果、次のことが明らかとなった。
(1)ダブルスパイラルシールの動特性解析に等価すき間の概念が利用できること、
(2)二相流によって発生する流体力を理論的に解析することができ、また、この結果を用いて、非常時としてポンプが二相流となった時の安定性の解析ができた。

Research Products

• [Publications] Takuzo IWATSUBO: "An Experimental Study on the Static and Dynamic Characteristics of Pump Annular Seals with Two Phase Flow" NASA Conference Publication 3239. 49-64 (1993)
• [Publications] 岩壺卓三: "ポンプシール中の二相流による動的流体力の実験的研究" D&D′93機構論[No.930-42]. Vol.A. 282-286 (1993)
• [Publications] Takuzo IWATSUBO: "The Dynamic Forces of Pump Annular Seals Induced by Two Phase flow" ISROMAC-5. Vol.B. 247-263 (1994)
• [Publications] Takuzo IWATSUBO: "The Dynamic Forces of Pump Annular Seals Through Two Phase flow" IFToMM Fourth Int.Conf.Dynamics. 191-196 (1994)