失速フラッタと旋回失速の関連に関する研究

• 研究課題/領域番号: 05650178
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 高田 浩之 東海大学, 工学部, 教授 (40010699)
• 研究期間 (年度): 1993 – 1994
• 研究課題ステータス: 完了 (1994年度)
• 配分額: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 1994年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 1993年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 失速フラッタ / 旋回失速 / 翼列 / 非定常流 / 軸流圧縮機 / 非定常内部流

研究概要

本研究は数値シミュレーションによって失速フラッタと旋回失速を共通の基盤の上にたって理解することを目的として2年間にわたって実施したものである。
第1年度は、従来の渦モデルによる静止翼列に対する旋回失速の数値解析法を振動翼列の場合にまで拡張した上、その数値解析法を圧縮機翼列の代表として選んだNACA65CA(30)10翼型より成る食違角30°、弦節比1.0の翼列に適用して、振動翼列における非定常失速流れについての一連の計算を行った。翼が振動している場合の計算は、翼が平均そり線上中央点のまわりに微小振幅の角振動を行う場合を想定して、その無次元振動数と翼間振動位相差を種々に変化させて行った。このような翼列においても、翼列に対する平均流入角が大きければ旋回失速の伝播は発生し、さらにもし、翼振動の位相伝播速度が旋回失速の伝播速度に等しければ両者は同期し、非常に周期性のよい旋回失速が発生すると同時に振動翼は強く励振される。すなわち、失速フラッタが発生する。同期しないところでは振動翼には減衰モーメントが作用する。
第2年度は上記の振動翼列において、翼列に対する平均流入角が小さい値から順次大きくなっていって上記の平均流入角に達する間の非定常失速流れについて一連の計算を行い、失速フラッタの発生と旋回失速の発生との相互の関連について調べた。これによると、平均流入角が旋回失速のヒステリシス範囲内にあって小さいときには、旋回失速も失速フラッタも起こらず翼列は単に非失速フラッタの特性のみをもつ。平均流入角がやや大きくなると翼列の振動条件によっては旋回失速が発生することがあり、その場合には翼振動と旋回失速の同期迄には至らないものの、広い意味での失速によるフラッタ励振が可能である。そしてさらに平均流入角が大きくなると第1年度の場合につながっていくという結論が得られた。