2006 Fiscal Year Annual Research Report
回転流れ場に生じる三次元渦の不安定構造とキャビテーションとの干渉励振に関する研究
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17360081
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
古川 明徳 九州大学, 大学院工学研究院, 教授 (30112410)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡邉 聡 九州大学, 大学院工学研究院, 助教授 (50304738)
石坂 公一 九州大学, 大学院工学研究院, 助手 (30038070)
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| Keywords | 流体工学 / キャビテーション / 渦流れ / 回転流れ場 / 流体機械 |
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| Research Abstract |
ターボポンプの高性能化・小型高速化の実現には、キャビテーションの発生とそれによる不安定現象の回避が課題であり、その解決には三次元的に発達する渦構造とキャビティの挙動を明確に捉えておく必要がある。本研究では複雑な三次元渦構造が内部流れに強く現れるインデューサにおけるキャビテーションサージを研究対象とし、今年度はまず低流量運転時に現れる入口逆流渦に関して、キャビテーションサージに対して抑制効果のある軸対称障害板(RP)の上流設置時と非設置時について実験計測と数値流体力学(CFD)解析を行い、RPの抑制機構について検討した。ついで、こちらもキャビテーションサージに対して抑制効果のあることが知られている非軸対称障害板(BP)に関してそれによる偏流流れ場とキャビテーション発生様相に関する実験研究を行った。
1.入口逆流構造とRPのキャビテーションサージ抑制機構
RP設置・非設置時の両者の場合について、インデューサの上流部二断面において、回転に位相固定した壁面静圧計測およびレーザードップラー流速計による流れ計測を行うとともに、その結果を補足すべくCFD解析を行った。その結果、RPを設置した場合に、特定の流量より低流量で入口逆流をせき止める効果があることが判明し、それと同時に逆流の有する角運動量が増加し、その遠心力効果により壁面静圧がインデューサ前縁から翼列喉部にかけて増加することが分かった。
2.BPのキャビテーションサージ抑制効果とキャビティ形状の広域可視化
BPのキャビテーション脈動抑制効果について、インデューサの翼角およびBP設置位置の影響を調査した。また、複数(計5台)のCCDカメラを用いて多方向からキャビティの発生様相を同時パノラマ撮影するシステムを構築し、BP設置による非軸対称入口流れがキャビティ発生様相および成長様相に与える影響を調査した。これについては次年度も継続して行う。
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