2003 Fiscal Year Annual Research Report
CFD支援による遠心送風機低流量域不安定流動発生機構の研究
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14550154
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
石田 正弘 長崎大学, 大学院・生産科学研究科, 教授 (60039683)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
植木 弘信 長崎大学, 工学部, 助教授 (30160154)
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| Keywords | 遠心送風機 / 低流量域不安定流動 / CFD解析 / インデューサ失速 / ディフューザ失速 / ストールマージン改善 / 入口循環流形成 / ディフューザ通路幅縮小 |
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| Research Abstract |
インデューサ付高比速度型羽根遠心羽根車の低流量域不安定流動の発生機構およびその抑制方法を3次元乱流数値解析と実験の両面から追究し、以下のことを明らかにした。
(1)失速限界入射角以下の流量であるにも拘わらず発生する初期の不安定流動は、インデューサ喉部近傍の翼端漏れ流れと隣接羽根圧力面側に生じる局所的逆流域内の主流方向縦渦との相互干渉による翼端漏れ流れの巻上がり現象に起因していると推定された。(2)さらに低流量においては過大入射角のために大規模の前縁剥離が起こり、不安定流動が発生するが、その発生流量と初期の不安定流動が起こる流量との間において、ディフューザ内逆流域がディフューザ出口まで到達した場合に、いわゆるディフューザ失速に基づく不安定流動が発生することを見出した。(3)入口循環流形成デバイスによりインデューサ部に発生する逆流および翼端漏れ流れが吸出されることが数値解析で予測され、最適環状溝位置および最適環状溝幅を実機に適用したところ、不安定流動発生流量を13%改善することができた。(4)平行壁羽根なしディフューザの通路幅を半径比1.2までのディフューザ入口部分において羽根出口高さから約2/3幅に縮小することによってディフューザ内の逆流が抑制されることを数値解析と実験の両面から明らかにし、設計流量における性能を悪化することなくディフューザ失速に基づく不安定流動を抑制できた。(5)入口循環流形成装置とディフユーザ通路幅縮小を組み合わせた試験装置により検証したところ、不安定流動が広範囲で抑制され、サージマージンが約45%改善された。
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Research Products
(7 results)
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[Publications] 石田正弘: "遠心送風機のインデューサ失速に及ぼす入口循環流の影響"日本機械学会九州支部第56期総会講演会講演論文集. No.038-1. 127-128 (2003)
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[Publications] 石田正弘: "遠心送風機の低流量域不安定流動の抑制;ディフューザ失速の抑制"日本機械学会2003全国大会講演会講演論文集. No.03-1. 29-30 (2003)
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[Publications] 石田正弘: "遠心送風機の低流量域不安定流動の抑制;インデューサ・ディフューザ失速の同時抑制"日本機械学会2003全国大会講演会講演論文集. No.03-1. 31-32 (2003)
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[Publications] Taufan Surana: "Computational and Experimental Studies on Stall Suppression in a Centrifugal Blower"Proc.of the 7th Aisian International Conference on Fluid Machinery. Paper No. No.3007. 1-8 (2003)
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[Publications] 石田正弘: "羽根なしディフューザ内3次元剥離の乱流数値解析;数値解析と運動量積分法の比較"日本機械学会論文集、B編. 70巻691号(掲載予定). (2004)
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[Publications] 石田正弘: "遠心送風機のディフューザ失速に及ぼす通路幅の影響解析"日本機械学会九州支部第57期総会講演会講演論文集. No.048-1(掲載予定). (2004)
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[Publications] Ishida, Masahiro: "Suppression of Unstable Flow at Small Flow Rates in a Centrifugal Blower by Controlling Tip Leakage Flow and Reverse Flow"Proceedings of ASME TURBO EXPO 2004. Paper No.GT2004-53400(掲載予定). (2004)
