2004 Fiscal Year Annual Research Report
不安定特性回避と高効率を目的関数とするディフューザポンプの最適設計
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14350095
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| Research Institution | KYUSHU INSTITUTE OF TECHNOLOGY |
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Principal Investigator |
塚本 寛 九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 教授 (50117305)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 康次 九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 助教授 (70315159)
宇野 美津夫 九州共立大学, 工学部, 教授 (60142353)
田中 禎一 八代工業高等専門学校, 機械電機工学科, 助教授 (00300658)
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| Keywords | ディフューザポンプ / 不安定特性 / 最適設計 / 非定常流れ / 動静翼干渉 / 変動圧力 / 相関次元 / リアプノフ指数 |
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| Research Abstract |
1.ディフューザポンプの不安定特性を定量的に評価し不安定特性回避の目的関数を設定する前段階として、羽根付きディフューザ内の動静翼干渉による圧力脈動を時間的・空間的に測定することによって、圧力脈動の発生・成長・減衰の機構、および、それに寄与するパラメータを特定し、その性質を明らかにしようとした。
2.ディフューザポンプを測定対象として、不安定特性域に於ける羽根付きディフューザ間の圧力変動を計測した。
(1)上記データの統計解析により、圧力脈動の時間的空間的性質を調べた。その結果、ディフューザ間の圧力変動は動静翼干渉固有な周波数成分が卓越した変動現象であることが確認された。
(2)上記測定データのカオス解析により、不安定特性域における圧力脈動がカオス的な性質を持つことを明らかにした。
(3)変動圧力の相関次元は、設計点で2.0、不安定特性域では2.2〜2.3となり、これを用いてポンプの不安定性を定量的に評価することができた。
3.ディフューザポンプの不安定特性回避の評価関数として上記の相関次元を、高効率の評価関数としてポンプ効率を選択し、これら二つを目的関数とする羽根車形状の最適化問題に着手した。
4.キャビテーションや羽根車の偏心に基づく不安定特性の評価関数を設定する準備として、磁気駆動羽根車の安定性、非定常キャビテーションの数値計算を展開した。その結果、偏心時の羽根車特性、キャビテーション特性の評価が可能となった。
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