2019 Fiscal Year Research-status Report
Dynamic characteristics and active control of turbomachinery using dynamic mode decomposition and proper fluctuation excitement
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19K04188
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
姜 東赫 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (40610366)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | POD / DMD / IFFT / 変動流系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二つに分かれて研究を行った．
先ず，動的挙動分析方法として，動的モード分解（DMD, Dynamic Mode Decomposition)，固有直交分解(POD, Proper Orthogonal Decomposition）, 逆フーリエ変換を用いたモード分解の解法を開発した．さらに，それらの解法を組み合わせた動的モード分解を行い，シロッコファンで発生する空力騒音がボリュート形状による音響共鳴現象であることを明らかにした．
次は，変動流量計を開発した．粘性を無視したオイラー方程式を基に導いた非定常流に適する導出式2つを用いて変動流量を導出した．1つ目は時刻ごとに変動流量を導出する「時間領域の解法」と2つ目は変動流量の複素振幅を導出する「周波数領域の解法」である．実験装置は大まかに定常流発生部，変動流発生部，ベンチュリ管に分けられる．定常流発生部ではブロワより取り入れた空気を，空気タンクを通して直管部に流入させる．変動流発生部では回転数を制御したモータでピストンシリンダ機構を往復運動させ，任意の周波数(入力周波数)の変動を生成する．この際，ピストンの位置はレーザ変位計を用いて検出した．ベンチュリ管では差圧の測定と同時に熱線流速計を絞り部に設置し流速の測定を行った．その結果，非定常運動方程式を用いてベンチュリ菅の差圧から導いた変動流量が，熱線流速計で計測される流量とよく一致することを確認した．
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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
現状，予定通りに進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
まず，ターボ機械の動特性（＝性能曲線の応答）のメカニズムを調査する．遠心送風機を対象とする．遠心送風機の羽根車は（後ろ向き羽根，前向き羽根（シロッコファン）２周類を用い，変動流量における羽根車の動特性を調査する．そのため，実験装置を設計・製作し，動的特性が得られる実験装置及び手法を確立する．また，数値計算により，流量変動時における羽根車周りの詳細な流れ場から動特性の原因を調査する．
次は，過渡的流量及び正弦波とずれた矩形変動流量に関する変動流量計の推測精度を調査する．これに対しても実験装置を設計・製作し，実験により確かめる．
最後は，レゾルベント解析を用いて旋回失速時の固有モードを計算し，制御方法を構築し，その制御メカニズムの解明を行う．
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