ターボ機械における異常流動現象とその制御に関する総合研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555063
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 菊山 功嗣 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (90023192)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻本 良信 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50112024) ; 古川 明徳 九州大学, 工学部, 教授 (30112410) ; 清水 幸丸 三重大学, 工学部, 教授 (20023202) ; 塚本 寛 九州工業大学, 工学部, 教授 (50117305) ; 黒川 淳一 横浜国立大学, 工学部, 教授 (40017976)
• Keywords: ドラフトチューブ / 斜流ポンプ / インデユ-サ / 旋回キャビテーション / 風車放出渦 / キャビテーションサージ / 遠心羽根車

Research Abstract

平成9年度研究実績
【名古屋大学班】低落差軸流水力タービンのドラフトチューブ内に生じる旋回流れによる圧力回復について実験を行い,ある旋回の強さでは,旋回なしよりも圧力エネルギ効率が上昇することがわかった.また,同じ回転割合でもレイノルズ数の大きい方がエネルギ損失割合が小さい.
【横浜国立大学班】斜流ポンプケーシングの羽根車入口近傍に軸に平行な浅い溝を32本設け性能を調べた。その結果、低流量域での揚程が増加して右上がり特性が見られなくなった。本方法は不安定運転状態の回避に有効であると思われる。
【大阪大学班】旋回キャビテーションを制御するために,不等翼弦長のインデユ-サを制作し,実験を行った.その結果旋回キャビテーションの発生範囲はわずかにせばまったが,交互翼キャビテーションの発生域でサージが発生した.
【三重大学班】風車放出渦と翼との干渉による変動力制御に関する研究を行うため、フィールド風車をDPSシステムにより可変速運転し、翼端形状を変えて翼端滴制御を行い実験した結果、通常の翼端の性能と比較して、Mieベーンでは27.2%、Shark-fin翼端では3.3%、Ogee翼端では3.8%の向上が得られた。
【九州大学班】ポンプインデューサでのキャビテーションサージの事前検知について、圧力センサによる軸回転に位相固定した壁面静圧計測から,脈動検知パラメータと観測点を検討・考察し,その検知システムを構築した.
【九州工業大学班】遠心羽根車とディフューザ羽根との相対運動に基づく圧力変動によって発生する非定常流体力を,内部流れ計測と渦法を用いた数値解析によって調べた。その結果,遠心羽根車に作用する流体力は,羽根車とディフューザの干渉成分とその調和成分が支配的で,その傾向が数値計算により予測されることも確認された。

Research Products

• [Publications] 菊山功嗣,他4名: "低落差水力タービンドラフトチューブ内の旋回流に関する研究" 日本機械学会第75期通常総会講演会(発表予定). (1998)
• [Publications] 塚本寛,他2名: "遠心羽根車とディフューザの干渉による変動流体力" 日本機械学会講演論文集(流体工学部門ト-クイン). -4,. 1-2 (1997)
• [Publications] 清水幸丸,他5名: "可変速運転によるフィールド水平軸風車の高性能化に関する研究" 第19回風力エネルギー利用シンポジウム講演会講演論文集. (1997)