2005 Fiscal Year Annual Research Report
超高速小型ターボ機械用ガス軸受に関する流体力学的研究
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16206021
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
原 和雄 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (00150491)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古川 雅人 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (30181449)
山田 和豊 岩手大学, 工学部, 助手 (00344622)
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| Keywords | 気体軸受 / 超マイクロガスタービン / マイクロ流れ / 気体冷却 |
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| Research Abstract |
ロボット搭載用高出力ガスタービンやクリーンな冷気を供給する食品産業用・医療用・コンピュータ冷却用小型ターボ冷凍機などの開発にとって不可欠となる超高速小型ターボ機械に適した動圧型ガス軸受を開発することを目的とし,大型モデル試験機による実験および数値シミュレーションにおいて軸回転数および軸受偏心率を変化させて,軸受隙間全周にわたる圧力分布を解析することにより,ガス軸受内部の流動様相を詳細に調べた.その結果,以下の知見が得られた.
偏心率の増加に対して軸受負荷は二次関数的に増加すること,軸受内の周方向圧力分布における最大圧力発生位置は,偏心率が同一である場合にベアリング数によらずほぼ変化しないが,偏心率が増加する場合に最小隙間側へ移動すること,同一偏心率であれば,回転数が低いほど,軸周速に対応した動圧に対して効率よく軸受負荷が得られること,軸受端面からの漏れの影響により,軸中央部と比較して軸受端部において軸受負荷が低下するだけでなく,ベアリング数に対する軸受負荷増加率の低下が引き起こされることが明らかになった.
また,ガス軸受に冷却機構を付加する観点から,狭小流路における高速ガス流動場の伝熱特性も実験および数値シミュレーションにより調べた.その結果,狭小流路から流出する高速噴流のエントレイメント効果に起因した流路端面上の流れを利用すると,流路内での乱流熱伝達のみを利用する場合と比べて,最大約6.3倍の熱伝達係数を達成できることがわかった.
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