2000 Fiscal Year Annual Research Report
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11650178
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| Research Institution | KYUSHU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
速水 洋 九州大学, 機能物質科学研究所, 教授 (10038606)
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| Keywords | 流体機械 / 遠心圧縮機 / 流体計測 / PIV / 衝撃波 / 圧力計測 / サージング / 失速 |
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| Research Abstract |
ターボ圧縮機の羽根車を高速で回転すれば単段で高圧力比が実現できるが,羽根車への相対流入速度あるいはディフユーザへの流入速度が音速を超えるので,衝撃波の発生は避けられない。本研究では,高速流対応形ダブルパルスPIV(粒子画像流速計)を用いてインデューサ部および翼列ディフューザ翼間の衝撃波を含む流れ場の計測を行い,流量変化に伴う衝撃波強さの変化を場計測してとらえる。回転する羽根車あるいは静止翼列との相対位置毎の条件付抽出計測法が必要となるが,瞬間的な衝撃波構造を得るノウハウを蓄積する。また,時系列データを構築することにより,衝撃波の空間構造,非定常性,ならびに失速あるいはサージングとの関係についての基礎資料を得る。得られた結果は以下の通りである。
(1)羽根車翼間あるいは翼列ディフューザ翼間を模擬した小型風洞試験装置を用いて,PIV動作確認が実験中にも診断できるシステムを構築した。なお,光軸調整等に関しては更なる改善が不可欠である。
(2)自乗平均半径位置におけるインデューサ部のPIV計測に成功した(最高絶対速度は約92m/s)。現有システムでは,翼を観測窓外にして,CCDカメラ最高感度にすることにより,サブミクロン粒子が十分撮影できることを確認した。ミラーアームシステムのトラブル解決に時間を要したため十分なデータは得られていないが,得られた速度ベクトル場は衝撃波の存在および流量による変化を示唆した。
(3)レーザシート光照射法,粒子供給法,フレーム間隔設定,翼位置決定法などPIV計測に不可欠なノウハウを蓄積した。
(4)翼列ディフューザ翼間壁面の圧力場を高周波数応答性圧力センサを用いて詳細に計測し,動静翼列干渉による衝撃波の非定常空間構造を把握するシステムを構築し,PIV計測結果比較の基礎資料を得た。
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[Publications] Hayami,H.: "Improvement of the Flow Range of Transonic Centrifugal Compressors with a Low-Solidity Cascade Diffuser"ASME Paper 2000-GT-465. 1-7 (2000)
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[Publications] 速水洋: "遷音速遠心羽根車"日本機械学会研究協力部会 RC159 流れの実験・解析ハイブリッド処理研究分科会 研究報告書. 10-11 (2000)
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[Publications] 速水洋: "ウェーブレット変換を用いた遷音速遠心圧縮機サージ限界圧力波形解析"(財)生産科学研究奨励会年次報告. 24-28 (2000)
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[Publications] 速水洋: "マイクロEFDと流体機械流れ制御"日本機械学会マイクロEFD調査研究分科会成果報告書. 116-132 (2000)
