流れの能動制御による高効率ディフューザの開発

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555054
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 木谷 勝 北海道大学, 工学部, 教授 (50001160)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 新圧 正明 (株)荏原製作所, 北海道支店技術課, 副参事 ; 山本 和義 (株)荏原総合研究所, 流体研究所, 室長 ; 後藤 彰 (株)荏原総合研究所, 流体研究所, 主任研究員 ; 井門 康司 北海道大学, 工学部, 助手 (40221775) ; 望月 修 北海道大学, 工学部, 助教授 (50157830)
• Keywords: ディフューザ / はく離・再付着流れ / 圧力回復率 / 非一様速度分布 / 非定常変動 / かく乱 / 制御 / 効率

Research Abstract

本研究の目的は、非一様流入速度分布に対するディフューザの圧力回復率変化および非定常変動に対するはく離・再付着流れの応答特性(はく離抑制および再付着促進効果)変化に基づいて、高効率ディフューザを開発することである。平成6年度における研究では、2次元片開きディフューザの入口における非一様速度分布(後流形)がはく離・再付着流れおよび圧力回復効率に及ぼす影響を明らかにした。ディフューザ入口に設置した円柱によって非一様流入速度分布を実現した。円柱直径dと入口高さHの比(d/H)、円柱の設置位置(y/H,yは平行壁面から測った流れと直角方向の距離)を変化させ、ディフューザ内における表面圧力分布および速度分布を測定した。この結果、はく離・再付着を伴うディフューザにおいて、圧力回復率を向上させるのに最適なd/Hおよびy/Hの組み合わせが存在することを明らかにした。このとき、はく離が抑制されていることを流れの可視化によって確認した。このことは本研究で得られた重要な知見であり、ディフューザ内のはく離・再付着流れの制御に対して、指針を与えるものである。これらの実験と平行して、単一周波数の正弦波撹乱および2つの異なる周波数の正弦波を合成したバイモーダル撹乱によるはく離・再付着流れの応答特性を鈍頭円柱先端部におけるはく離泡において調べた。はく離泡の再付着長さは特定の撹乱周波数において極小値をとること、撹乱の強さが強いほどその極小値は減少し、はく離泡が消滅する場合もあることなどを明らかにした。バイモーダル撹乱では2つの正弦波の位相差がはく離・再付着長さの縮小に影響することを明らかにした。これらの研究成果の一部は次頁の論文にまとめ、公表している。

Research Products

• [Publications] 木谷勝: "はく離流れの能動制御" ターボ機械. 22巻5号. 262-268 (1994)
• [Publications] 清水昌幸・木谷勝・望月修・井門康司: "バイモーダル撹乱による鈍頭円柱前縁はく離泡の制御" 日本機械学会論文集(B編). 60巻570号. 432-437 (1994)
• [Publications] 望月修・木谷勝・秋山英和: "後流における2次元ディフューザ内のはく離制御" 流体力学会誌. 13巻別冊. 160-163 (1994)