2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Hybrid Particle/Grid-Based Icing Simulation Code Applicable to Jet Engine
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16H03918
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
山本 誠 東京理科大学, 工学部機械工学科, 教授 (20230584)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福島 直哉 東海大学, 工学部, 特任講師 (80585240)
守 裕也 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (80706383)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 計算力学 / マルチフィジックス / 着氷シミュレーション / ハイブリッド法 / ジェットエンジン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度は，平成29年度までに開発したアイスクリスタル着氷予測コードを用いてパラメータ・スタディを実施し，ジェットエンジンに発生する4種類の着氷現象の特性を明らかにすることにより，耐着氷性に優れたジェットエンジンに関する設計指針を提供することを目的として研究を進めた．
ジェットエンジンにおける着氷現象の全体像を解明するためには，平成29年度までの研究だけでは不十分である．すなわち，（1）4種類の着氷がどのような大気条件やエンジン運転条件で発生しやすいのか，（2）大気条件や運転条件によって4種類の着氷現象がどのような影響を受けるのかなど，ジェットエンジンにおける着氷現象の諸特性を解明することが，ジェットエンジンの安全設計上必須であると考えられる．このため，本研究の最終段階として，大気条件とエンジン運転条件を飛行高度（したがって大気温度），大気中の水分含有量（LWC），大気中の氷含有率（IWC）を複数変化させたパラメータ・スタディを実施し，これらの各条件についてジェットエンジン・圧縮機コアにおけるアイスクリスタル着氷現象を数値的に明らかにした．また，得られた知見を援用し，着氷を発生させにくい防氷／除氷デバイスの設置方法について設計指針を検討した．防氷／除氷デバイスとしては，近年実用化が進んでいる電熱ヒータ―を採用し，ヒーターの設置範囲を系統的に変更した数値計算を実施した．
本研究の結果，アイスクリスタル着氷が発生する圧縮機の部位は飛行高度によって大きく変化すること，飛行高度を固定すると極めて限定的な部位のみでアイスクリスタル着氷が発生すること，また，翼前縁に電熱ヒーターを設置して防氷／除氷を行う場合には，ヒーターの設置範囲を適切に設けないと意図に反して翼性能の大幅な低下を引き起こしてしまうこと、などの知見が得られた．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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