2016 Fiscal Year Research-status Report
ドライガスシールにおける気体流れの可視化とグルーブ形状による特性の比較
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16K06050
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
落合 成行 東海大学, 工学部, 教授 (40407995)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | トライボロジー / ドライガスシール / 可視化 / 最適設計 / ミスアライメント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ターボ機械の重要な機械要素であるドライガスシールにおける気体流れの可視化を行い，シール溝の特性比較を実施し，最適な溝形状とは何かについて考察することを目的とする．ドライガスシールでは，ターボ機械の効率向上のために加圧気体の漏えいをでき得る限り防止する必要がある．現在，様々なシール溝形状が提案されているが何れのものが優れているのか比較した例が無い．またシール面から漏れ出す気体の流れの把握が重要と考えられるが，流れを実験的に可視化した事例がない．そこで本研究では，これまで培ってきたトライボロジー技術と可視化技術を用いて，このような問題の解決に取り組む．シールのロバスト性に深く関連すると思われるミスアライメント時の実験にも取り組む計画である．本年度は，シール外部環境を含む気体流れの解析及びその実験検証とミスアライメントの影響を考慮した実験について取り組んだ．まずシール外部流れを考慮した解析においては，従来のスパイラル溝シールと研究代表者らが提案した修正スパイラル溝シールとの比較において，正逆回転させた際の特性の安定性について，外周の流れの観点から検証された．また同流れを可視化実験により確認することができた．シール外部流れについては、これまで明らかにされた事例が皆無であったことから，初めての事例と考える．一方，ミスアライメントの影響を考慮した実験について，まずスパイラル溝シールにおいて実施した結果，シールの気体膜厚が最も狭くなる箇所に溝部が位置する場合と丘部が位置する場合とで漏れ量や空気膜流れに差が現れることが明らかになった．なお，ミスアライメントの傾きを自動補正する機構について新たに考案し，設計製作した．更なる実験精度の向上が見込まれる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
次年度計画していたミスアライメントが生じた際の特性については，前倒しで実施できたため計画以上に進捗していると言える一方，溝形状を変化させた際の可視化については，修正スパイラル溝について溝が細くなる箇所があるため計画通りには進まなかったといえる．トータルとしては，概ね順調と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
修正スパイラル溝シールの可視化について，まず進める計画である．またミスアライメントの影響についても，修正スパイラル溝を含めた実験を行う計画である．さらに，溝形状の最適化について，新たな最適化手法の導入を考えている．理論，実験の両面から検証する計画である．
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| Causes of Carryover |
購入したグリーンレーザーシートを当初の予定より低価格で購入できたため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
試験シールを新たに製作する費用に充てる計画である．
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[Journal Article] ドライガスシールにおける気体流れの可視化実験2016
Author(s)
Daisuke SUZUKI, Shogo KODAMA, Masayuki OCHIAI, Yuta SUNAMI and Hiromu HASHIMOTO
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Journal Title
Journal of Advanced Science
Volume: 28
Pages: 11005-1 - 5
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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