双方向流に適した動翼の性能解析とジェットファンへの応用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650186
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 西 道弘 九州工業大学, 工学部, 教授 (80038588)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 幸一 九州工業大学, 工学部, 助手 (00274548)
• Keywords: 軸流ファン / ジェットファン / トンネル換気 / 双方向流用翼形 / 流力性能 / 騒音

Research Abstract

本研究は、自動車トンネルの縦流換気用として広く使用されているジェットファンの性能向上の基盤研究として、動翼回転の正逆だけで流れ方向を変えるという、いわゆる双方向流を高効率で可能にする好適形状の翼を流れ学の立場から検討し、そのような翼の翼列性能を数値解析により調べ、さらにその結果に基づきジェットファン用の動翼を製作してその流力性能を実用性の面から明らかにすることを目的としている。なおここでは、低騒音化を目指しているために、動翼回転数を極力低くできるように、2段方式を前提にした。
短期間で成果が得られるように、本年度は先ず、従来の研究を基にして双方向流用動翼の翼形を平板翼を含めて7種類取り上げ、k-ε乱流モデルとレイノルズ方程式に基づく非圧縮流の数値計算から円形翼列性能を求めた。該当レイノルズ数領域における結果によれば、双方向流に対して同一形状をとる翼形としては、前縁・後縁部を極力薄くしたものが揚力、抗力ならびに揚抗比特性の面で望ましいことが分かった。その成果をもとにして2段ジェットファン用のそり無し翼形からなる動翼を設計した。その際半径方向フローパターンには従来の研究に基づきチップ側に負荷をかける半強制渦形を採用している。現有の口径630mmジェットファン試験設備を使用して上述のそり無し動翼の性能を予備的に調べた。従前行ったそり付き翼からなる動翼の実験結果との比較によれば、ファン効率だけでなく騒音の面でも改善が期待されることを確認できた。

Research Products

• [Publications] Michihiro NISHI: "Aerodynamic Performance of 2-Stage Jet Fan Having Forced-Vortex-Type Rotor"Proceedings of 9th International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery. 1-5 (2002)
• [Publications] 西 道弘: "円筒形インテークの圧力損失とその低減法"ターボ機械. 29・12. 730-735 (2001)