超音速翼列フラッタに及ぼす隣接翼列干渉効果

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650964
• Research Institution: Sojo University
• Principal Investigator: 難波 昌伸 崇城大学, 工学部, 教授 (50037735)
• Keywords: 非定常学 / 空力弾性学 / フラッタ / 翼列 / 二重反転翼列 / 動静翼列干渉 / 空力音響学 / 非定常揚力面理論

Research Abstract

相対運動する隣接翼列の存在が翼列フラッタ特性にどのような影響を与えるかを明らかにする研究の一環として、軸流速度は亜音速で、羽根に対する流体の相対速度は超音速の二重反転翼列モデルに関する線形非定常揚力面理論を展開した。本理論に基づいて、振動する羽根に働く非定常空気力および非定常空力仕事を計算する計算コードを完成した。この計算コードは、CPU1GHz程度のパーソナルコンピューターを用いて、軸流マッハ数、各翼列の羽根枚数、各翼列の回転速度、翼列間距離、羽根の振動モード、振動数、翼間振動位相差を入力し、羽根面上非定常圧力分布、羽根に対する非定常揚力・非定常モーメントおよび羽根に対する非定常空力仕事を数十秒で出力することができる。
本計算コードを用いてパラメータ解析を実行し以下のことを明らかにした。
亜音速翼列の場合には、羽根の振動が発生する音響擾乱の主(最小次数)ダクト音響モードが非減衰(カットオン)の場合に限って隣接翼列との干渉効果が非定常空力仕事に強く現れることが明らかになっていた。但しフラッタが生ずる程度の振動数では主ダクト音響モードがカットオンとなる翼間振動位相差の範囲は狭いので、事実上は隣接翼列の存在がフラッタ発生に及ぼす影響は重大ではない。しかし、超音速翼列では翼間位相差のほとんどの範囲において主ダクト音響モードはカットオンであり、したがって非定常空力仕事に対する隣接翼列の存在の影響は広範囲の翼問位相差において強く現れる。特に注意すべきは、単独翼列では生じないが翼列間干渉によって生ずるダクト音響モードの共振点では非定常空力仕事は単独翼列の場合の値とは大きく異なることである。また、上流側翼列が振動する場合と下流側翼列が振動する場合とを比較すると、非定常空力仕事に対する翼列間干渉効果は前者の場合のほうが強い。

Research Products

• [Publications] 難波昌伸: "What is the Role of Analytical Methods in Modern Unsteady Aerodynamics of Turbomachines?"Proceedings of the 9^<th> International Symposium on Unsteady Aerodynamics, Aeroacoustics and Aeroelasticity of Turbomachines : Presse Universitaires de Grenoble. 12-23 (2001)
• [Publications] 難波昌伸, 山崎伸彦, 西村伸一: "Unsteady Aerodynamic Force on Oscillating Blades of Contra-Rotating Annular Cascades"Proceedings of the 9^<th> International Symposium on Unsteady Aerodynamics, Aeroacoustics and Aeroelasticity of Turbomachines : Presse Universitaires de Grenoble. 375-386 (2001)
• [Publications] 難波昌伸: "Unsteady Aerodynamic Response of Oscillating Supersonic Annular Cascades in Counter Rotation"AIAA Meeting Papers on Disk : the 37^<th> AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. Vol.6, No.3. (2001)