2021 Fiscal Year Research-status Report
プラズマアクチュエータを用いたタービン静翼・動翼の二次流れの能動制御
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21K03868
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
松沼 孝幸 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (40358031)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | プラズマアクチュエータ / 流体機械 / タービン翼列 / 二次流れ / 流体能動制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，小型の開放型風洞にて直線タービン翼列を使った実験を中心に行った。２次元粒子画像流速測定法（ＰＩＶ）により，空間速度分布を複数の断面にて測定して，二次渦制御メカニズムを詳細に解析した。
まずは，翼先端隙間をゼロにして，翼先端漏れ渦が発生せず，流路渦のみが存在する条件にて，プラズマアクチュエータを駆動して，流路渦を抑制する実験を行った。プラズマアクチュエータの設置位置，主流の速度（レイノルズ数），プラズマアクチュエータの形状などを変更させて，それぞれの制御抑制効果を明らかにした。
設置位置に関しては，エンドウォール壁面に貼り付けるプラズマアクチュエータを，タービン翼列の上流側壁面から翼列内部壁面まで７種類の設置場所に変化させた。それぞれの設置位置における流路渦の抑制効果をＰＩＶで測定した結果，タービン翼列の前縁よりも少し上流にプラズマアクチュエータを設置することが最も有効であることが分かった。また，翼前縁よりも上流側での設置位置では，位置変化の影響が緩やかであるのに対し，翼前縁よりも下流側での設置位置では，位置変化の影響が顕著に見られ，流路渦の抑制効果が急激に減少することに加え，翼正圧面側とエンドウォール壁面の角に，不必要な渦も発生することが分かった。
次に，主流の速度を上げてレイノルズ数を高くした結果，レイノルズ数の増加にともない，プラズマアクチュエータによる流路渦の抑制効果が弱まることが分かった。この原因は，主流の速度が高くなることにより，プラズマアクチュエータの誘起流速が相対的に低くなるためである。
さらに，タービン翼列の流路渦と翼先端漏れ渦を同時に抑制することが可能な新しい複合型プラズマアクチュエータを開発し，ＰＩＶ実験によりその効果を実証して，国内特許の出願を行った。また，次年度に開始する環状タービン翼列を用いた実験の準備も進めることができた。
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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
直線タービン翼列でのＰＩＶ測定を行い，順調に実験結果を得ることができた。実験データを解析して，複数の論文投稿を進めている。また，国内特許１件を出願することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
直線タービン翼列での実験を多数実施し，多くの実験結果と知見を得ることができたので，今後は，より実際のターボ機械に近い環状タービン翼列での実験を実施できるように，準備を急いでいる。
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| Causes of Carryover |
研究所の内部予算が予想以上に使えたため，科研費で準備する予定だった物品の多くを所内の内部予算で購入することができた。直線タービン翼列での実験データを豊富に取得することができ，複数のジャーナル論文投稿ができるようになったため，次年度は英文校正費用や論文投稿料などが増えることが予想され，次年度使用額を科研費の研究成果発表に有効活用していきたい。
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Research Products
(1 results)
