翼南に発生する剥離の動的制御による翼列性能の向上に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650176
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: 船崎 健一 岩手大学, 工学部, 助教授 (00219081)
• Keywords: 剥離泡 / 翼 / 境界層 / 乱流 / 後流

Research Abstract

研究の目的
静翼の位置を周方向に変化させることにより,上流側から発生した後流と翼下流側の干渉の状態を変化させることにより,ターボ機械の効率向上を目指すクロッキングの研究が行われている.
このクロッキングによりターボ機械の効率を向上させることができることは知られているが,本来損失の元と考えられる後流が,どの様なメカニズムで,ターボ機械の効率の向上につながっているかは,あまり解明されていない.後流が性能を向上させるメカニズムとしては,対象とする静翼の上流に位置する静翼からの後流が,直前の動翼からの後流の影響を緩和するためであるとされているが,静翼後流がよる剥離(泡)の抑制も可能性としては十分考えられる.しかし,昨年の行った研究によれば,円柱後流により翼前縁に発生する剥離泡を抑制するものの,運動量厚さ(境界層での摩擦損失に対応)が増加するという結果が得られている.即ち,単に後流を翼に当て剥離泡の発生を抑制しただけでは効率向上は望めないことになる.そこで一つの可能性として,円柱後流の位置を変化させることにより,後流が剥離泡や遷移に与える状況が変化することで,クロッキングで見られた性能向上が本実験でも発現するかを確かめるため,下記のような実験を行った.
昨年の研究成果を基に,供試翼上流に設置した円柱の位置を変化させ,静翼(円柱)と静翼(供試体)の位置関係の変化,入射角の変化による剥離泡への影響,それに伴う翼(供試体)への影響を表面圧力計測及び熱線流速計による計測で調べた.
研究の成果
境界層計測並びに表面圧力計測の結果から,供試体へのよどみ流線よりも後流半値幅程度上に後流発生用円柱を設置した場合に,剥離泡の抑制と境界層の運動量厚みの減少が確認できた.このことから、円柱後流と翼との位置関係を適宜制御することにより,ターボ機械の性能向上が可能であることを明らかにした.