2023 Fiscal Year Annual Research Report
ガスタービンコンプレッサー流動・エアロゾル・凝縮・付着マルチフィジックスの探求
| Project/Area Number |
21H01241
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
山本 悟 東北大学, 情報科学研究科, 教授 (90192799)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮澤 弘法 東北大学, 情報科学研究科, 助教 (20844335)
古澤 卓 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (80637710)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 数値流体力学 / ガスタービン / 非平衡凝縮・付着 / 非定常湿り空気流れ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、まずエアロゾルなどの微小粒子を核にした高湿度空気の凝縮により生成される凝縮液滴を支配する数理モデルと凝縮液滴が翼に付着する際の付着量を推定する付着モデルを組み合せたハイブリット数理モデルを用いて、非設計状態における高湿り空気の蒸発、凝縮、付着現象を伴う発電用実機ガスタービン圧縮機ならびに航空用ガスタービン圧縮機の熱流動問題を数値計算して、これら現象が非設計状態に与える影響を明らかにした。その結果、いずれにおいても、高湿り空気が熱流動に大きく影響することが示された。これらガスタービンの今後の開発に重要な知見を与えるものと期待される。その研究成果は、2023年6月にボストンで開催されたASME Turbo Expo、ならびに京都で開催されたガスタービン国際会議(IGTC)で発表した。さらに、粗大液滴が考慮できる数理モデルを新たに構築して、上記のハイブリット数理モデルに組み込むことを試みた。具体的問題として、高湿り空気を伴う遷音速翼列の二次元熱流動問題を数値計算したところ、凝縮により半径が増大したエアロゾルを核とする凝縮粗大液滴がその付着に深く関わっていることがわかった。夏場に性能改善を目論んで、発電用ガスタービン入口では液滴噴霧が実施されるが、これまでにこの液滴がコンプレッサー翼の性能や寿命に大きく関わっていることが指摘されている。さらに翼の局所で液膜も形成している可能性があることが示唆されているが、その因果関係が未だ解明されていない。本研究の知見はそれら原因の解明に寄与するものと期待される。本研究の成果は、英文Journalに投稿して、さらに日本ガスタービン学会定期講演会で発表する予定である。
|
| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
