遠心ディフュザ内旋回失速に対する能動制御効果とその流れ構造上からの解明

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650186
• Research Institution: Chiba Institute of Technology
• Principal Investigator: 有賀 一郎 千葉工業大学, 工学部, 教授 (40051172)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小山 正晴 千葉工業大学, 工学部, 助教授 (80083947) ; 佐野 正利 千葉工業大学, 工学部, 教授 (20117708)
• Keywords: 遠心圧縮機 / 羽根無しディフューザ / 旋回失速 / プレストール / スクロール

Research Abstract

軸対称遠心羽根無しディフューザ(ディフューザ下流にスクロールを設置せず大気開放、または軸対称戻り流路をもつ)における旋回失速の発生に至る過程や、旋回失速発生流量よりわずかに大きい流量における予兆現象(prestall)などについてはこれまでの研究によって明らかにされつつある。しかし、実機の大半はその機能上スクロールを持ち、ディフューザ下流は軸対称になっていない。この研究ではディフューザ下流が非軸対称(スクロール付)の場合の旋回失速発生過程を調べ、軸対称の場合と比較すると共に、旋回失速の発生を遅らせる能動制御の方法を開発することを主な目的としている。
以上の目的のため、軸対称(スクロール無し、大気開放)と非軸対称(スクロール付)の実験機を使って、旋回失速に至る過程を調べている。現在までに得られた知見をそれぞれについてまとめると以下のようになる。
1. 軸対称の場合
1) 流量係数0.04付近で、約30Hzの卓越した圧力変動がディフューザ内を羽根車回転方向に伝播すること、および壁面静圧上昇と失速領域の通過の対応が確認された。
2) シュラウド側面静圧の周方向における同時測定より、流量係数0.039付近で局所的逆流領域(セル)がディフューザ内に3個存在することが確認された。
2. 非軸対称の場合
1) 流量係数0.021付近で、約11Hzの卓越した圧力変動が測定されているが、同時に140Hz付近に同程度以上の変動が存在し、流量係数を小さくしていくとわずかに高周波方向に周波数が移動する現象を確認している。
2.においては装置の複雑さから測定個所が限られ、1.のように周方向の同時測定が未だ行えていないが、2.においても周方向での熱線流速計による2点同時測定を行う準備を現在行っている。
1、2の大きな違いは、約150Hz付近の波が存在するか否かであるが、現在の段階では、この波の詳細については解明できていない。