| 研究概要 |
高断熱効率の得られる超音速クローズドサイクル(非平衡)ディスク形MHD発電機を実現するためには,その発電流路部およびディフューザ部の両方の高断熱効率化を図る必要がある.このうち,発電流路部の高断熱効率化を実現するためには,断熱効率は流路形状に大きく依存するので,境界層の影響も考慮に入れた流路形状および諸量分布の最適設計を行う必要がある.このこと考慮して,本研究ではまず,超音速クローズドサイクルディスク形MHD発電機発電流路部の,境界層を考慮した流路形状およびその内部における諸量の詳細な2次元分布を決定することができる,2次元設計計算コードを開発した.本コードの特長は,半径方向の電界強度は主流でも境界層内でも通常ほぼ同じ値をとるので,研究代表者らが以前開発した準1次元設計計算コードと同様,それが適切な値で一定という補助条件を採用し,その条件を主流のみならず境界層も含む発電機内全体に適用することにより,流れを主流と境界層に分けることなく,発電機内全体で2次元の設計計算を行うことに成功した点にある.次に,発電機のデュフューザ部を含む高断熱効率化についての検討を行うために,セシウムをシードしたヘリウムを作動流体とする熱入力100MW・電気出力40MWの,発電流路部単独の解析では高性能動作する大型超音速クローズドサイクルディスク形MHD発電機を想定し,ディフューザ部も考慮に入れたその動作特性の詳細な非定常2次元数値シミュレーションを行った.その結果,ディフューザ背圧を衝撃波がディフューザ入口部に発生するような適切な値に選べば発電機を発電機流路部のみならずディフューザ部も含めてほぼ設計通りの高断熱効率で高性能動作させることができるが,背圧はその性能に影響を与え,背圧を低くしても高くしてもその最高性能を発揮させることができないことが明らかになった.
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