Project/Area Number |
05750174
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Research Category |
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Research Field |
Fluid engineering
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Research Institution | Sophia University |
Principal Investigator |
野々下 知泰 上智大学, 理工学部, 助手 (40228341)
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Project Period (FY) |
1993
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 1993)
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Budget Amount *help |
¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 1993: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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Keywords | 噴流 / 数値解析 / ノズル / 水車 / 速度分布 / 非定常流 |
Research Abstract |
ペルトン水車の相似則において、模型と実機との間に、従来から考えられてきた寸法効果だけでは説明しきれないいずれかが存在していることが最近明らかにされつつある。その原因の一つに、ノズルからの噴流の複雑な挙動が考えられる。従来の設計では、噴流径は一定で、一様な速度分布が仮定されることがほとんどであった。 本研究では、まず軸対称流れを仮定して、ペルトン水車ノズルからの気中水噴流の非定常流れを数値計算により解いた。その結果、ノズル内での境界層の影響により低速となった外周部の速度が、噴流となった後もあまり容易には主流速度まで加速されず、その傾向はニードル開度が小さい場合ほど顕著であること、噴流中心部にはニードルの影響による低速域が存在しており、噴流外周部よりも速度が遅いこと、さらにその低速域はニードル開度が小さい場合ほど大きく広がっていることが明かになった。また、噴流内において最も速度の大きくなる領域も、ニードル開度によって大きく影響され、バケットが噴流を受けた時のバケット内流れの様相がニードル開度によって大きく異なり、バケットの受ける力も複雑に変化することが予想される。ただし本研究では噴流のみを対象としているため、バケット内流れの計算は行っていない。 続いて、噴流に対して水滴が混入した場合の計算を試みた。これは、実際の水車においては、バケットで反射した水の飛沫が大量に存在しており、その一部が噴流に取り込まれる現象が観察されているためである。水滴を混入させた結果、噴流内の流速分布がなだらかになり、最大流速が低下する傾向がみられた。 なお、実験では水滴混入による噴流径の変化について観察、および接触針式噴流径計測装置による測定のみを行ったが、計測精度に問題があり、定量的結果を得るには至らなかった。
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Report
(1 results)
Research Products
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