2017 Fiscal Year Annual Research Report

Active Control of Tip Clearance Flow on Turbine Blade by Ring-type Plasma Actuator

Research Project

Project/Area Number	26289040
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	瀬川武彦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 (50357315)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	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)
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2018-03-31
Keywords	プラズマアクチュエータ / 誘電体バリア放電 / 漏れ流れ / タービン / 翼列 / 流体制御 / 漏れ渦 / 流れの可視化
Outline of Annual Research Achievements	リング型プラズマアクチュエータの配置様式や印加電圧条件がタービン翼出口近傍の速度、乱れ度の分布等に与える影響を評価した。風洞試験部には、2次元モデルとして用いてきたアルミニウム平板に加え、直線翼列を挿入することで強制的なな漏れ流れを形成した。漏れ流れの強度は、風洞の主流速度、タービン先端隙間の調整で変化させた。試験部壁面に埋め込むことができるリング型プラズマアクチュエータの最終年度の第1供試体は、シリコーン被覆導電ワイヤの多線化で問題となっていた隙間表面の凹凸減少を目的として、薄膜金属板のエッチングにより埋め込み電極形状を微細加工した後にシリコーンゴムと接着させて絶縁被覆する手法を用いて試作した。しかし、シリコーンゴム層と微細加工電極の間に空気が僅かに取り残されることでボイド構造が形成され、漏れ流れに寄与しない誘電体バリア放電が発生し、異常放電が生じることがわかった。そこで第2供試体は、0.4mm厚のシリコーン両面銅張積層板の片面のみを電極パターンエッチングを行うことで埋め込み電極を形成し、タービンと対向する面は全ての銅箔層を除去する手法を用いて試作した。本エッチング手法を用いることで、環状タービン翼列風洞の壁面に埋め込むためのリング型プラズマアクチュエータのセクター化にも成功した。これらのリング型プラズマアクチュエータの性能評価として、平板先端隙間を0.6mmから2.4mm範囲変化させた場合、隙間が小さいほど同等の漏れ流れの減速を実現するために必要な印加電圧を低減でき、1.0mm以下では漏れ流れを完全に抑制できる条件も見出された。また、タービン翼列後流で形成される漏れ渦の抑制効果の検証では、タービン先端およびハブ側の速度分布をPIV解析を行った結果、特にタービン先端側の出口近傍において、印加電圧の増大とともに乱れ度と排除厚さ減少することが明らかになった。
Research Progress Status	29年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	29年度が最終年度であるため、記入しない。
Causes of Carryover	29年度が最終年度であるため、記入しない。
Expenditure Plan for Carryover Budget	29年度が最終年度であるため、記入しない。