2015 Fiscal Year Research-status Report
単独翼とターボポンプインデューサに生じるキャビテーションの動特性に関する研究
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26420112
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
堀口 祐憲 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (60314837)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 平板翼 / インデューサ / キャビテーション / 動特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ロケットエンジンでは、ターボポンプインデューサで生じるキャビテーションが原因となって流量変動が生じる場合がある。圧力変動や流量変動に対するキャビティ体積の変化率、すなわち動特性がその発生に大きな影響を持つため、これを明らかにすることが、信頼性の高いロケットエンジン（ターボポンプ－推進薬供給系）の実現のために必要とされている。
平成２７年度の研究では、基本的なキャビテーションの動特性を明らかにすることを目的として、単独翼（平板翼）に生じる翼面キャビテーションの動特性の計測と数値シミュレーションに取り組んだ。特に管路長の影響の解明に取り組み、数値シミュレーションで、管路長が長くなると、キャビティの振幅が小さくなることを明らかにした。
また、我々の研究グループが開発したケーシング（旋回止めを有する周方向溝付ケーシング）が、キャビテーションによる不安定流動現象を効果的に抑制するメカニズムを明らかにするために、LDVを用いてインデューサ上流の流れ場の計測に取り組んだ。その結果、逆流を抑制する周方向渦が周方向溝内に形成されることで、逆流渦キャビテーションを含む、ほぼすべての不安定流動現象が抑制されることがわかった。
次年度は、他の翼型に生じるキャビティの動特性に加えて、不安定流動現象が生じるケーシングと生じないケーシングに生じるキャビティの動特性を明らかにすることで、ポンプに生じるキャビティの動特性を体系的に明らかにする予定である。
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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
単独翼の動特性を比較的容易に取得できる状況になっているため、平板翼に加えて、ClarkY翼型に生じるキャビティの動特性の解明にも取り組んでいる。ClarkY翼型の動特性の解明後には、NACA0015翼型の動特性を明らかにする予定である。平板翼とNACA0015翼型に生じるキャビティの動特性を、平成２６年度に主に解明する予定であったが、貴重な動特性を明らかにできる状況に至ったため、現有のClarkY翼型を研究対象に追加した上で、引き続き単独翼の動特性の解明に取り組んでいる。平板翼の動特性の計測で計測技術等を確立したため、ClarkY翼型とNACA0015翼型の動特性の解明は、取り組み始めると比較的短期間で完了する見通しである。
また、動特性と流れ場の関係を明らかにするために必要なデータの取得を目的の一つとして、キャビテーションによる不安定流動現象が発生しにくいケーシングを用いた場合の流れ場の計測を、計画通りに実施した。
以上の状況から、本研究はおおむね順調に推移しているものと評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で確立した動特性計測技術を用いて、ClarkY翼型とNACA0015翼型に生じるキャビティの動特性を速やかに解明する。
また、インデューサの動特性の計測に取り組み、ポンプに生じる動特性を体系的に明らかにするとともに、本年度に取得した流れ場のデータを用いて、動特性と流れ場の関係を明らかにする。
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Research Products
(4 results)
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[Presentation] Dynamic Response of Blade Surface Cavitation2015
Author(s)
Masakazu Toyoshima, Kimiya Sakaguchi, Kota Tsubouchi, Hironori Horiguchi, Kazuyasu Sugiyama
Organizer
The 13th Asian International Conference on Fluid Machinery
Place of Presentation
早稲田大学（東京都新宿区）
Year and Date
2015-09-07 – 2016-09-10
Int'l Joint Research
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