流れの能動制御による高効率ディフューザの開発

1995 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): 新庄 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, 流体研究室, 室長 ; 後藤 彰 (株)荏原総合研究所, 流体研究室, 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 / 非定常流れ / はく離 / 再付着 / 圧力回復率 / 円柱後流 / 能率制御 / 渦干渉

Research Abstract

従来型ディフューザの性能をさらに向上させるためには、非定常変動に対するはく離・再付着流れの応答を明らかにし「はく離の制御」を行うことが必要不可欠である。本研究では非定常変動に対するはく離・再付着流れの応答特性およびディフューザ内の流れの構造変化を明らかにすることを目的として研究を行った。
1.ディフューザ入口に設置した円柱の直径および設置位置に対するディフューザの圧力回復率変化を調べた。この結果、圧力回復率を向上させる円柱の直径および設置位置の組合せが存在することを明らかにした。
2.圧力回復率を向上させる円柱の直径および設置位置の組合せにおける流れ場の時間平均速度分布変化および乱れ強さ分布を明らかにした。
3.水路による可視化実験を行い、円柱の後流渦とディフューザ内はく離渦との干渉について明らかにした。この結果、圧力回復率を向上させる円柱の直径および設置位置の組合せでは、円柱後流の幅が広がり、ディフューザ内のはく離が抑制されることが明らかになった。
4.動翼の後流を模擬するため周期的に移動するロッドによる後流をディフューザ入口に流入させ、流入速度分布の非一様性(後流形)に対する圧力回復率の変化および後流渦による周期的速度変動に対するはく離再付着流れの応答特性について明らかにした。この結果、はく離を伴うディフューザ内に円柱後流が流入することによって、圧力回復率が向上すること、圧力回復率の向上の割合は円柱後流の流入周期に依存することなどの知見を得た。
5.本研究の成果をまとめて、流れの能動制御を用いた高効率ディフューザの設計手法を確立し、設計プログラムの構築を行うとともに、その実機への適用を検討した。

Research Products

• [Publications] 望月修,木谷勝,志摩祐介: "円柱後流の流入による2次元ディフューザの特性変化" 日本機会学会論文集(B編). 62(594). 454-460 (1996)
• [Publications] 清水昌幸,木谷勝,望月修,井門康司: "周期的かく乱に対する乱流はく離泡の応答(強い攪乱に対する応答およびせん断層の構造変化)" 日本機会学会論文集(B編). 61(586). 2008-2015 (1995)