| 研究課題/領域番号 |
14350095
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
塚本 寛 九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 教授 (50117305)
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| 研究分担者 |
宮崎 康次 九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 助教授 (70315159)
宇野 美津夫 九州共立大学, 工学部, 教授 (60142353)
田中 禎一 八代工業高等専門学校, 機械電機工学科, 助教授 (00300658)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
16,000千円 (直接経費: 16,000千円)
2004年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2003年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
2002年度: 8,200千円 (直接経費: 8,200千円)
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| キーワード | ディフューザポンプ / 不安定特性 / 最適設計 / 非定常流れ / 動静翼干渉 / 変動圧力 / 相関次元 / リアプノフ指数 / 高効率 / 目的関数 / 最適化問題 / 遺伝的アルゴリズム / 計算流体力学 |
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| 研究概要 |
1.3年間にわたり行ってきた研究を通じ、所期の目的を達成した研究成果は、以下の通りである。
(1)ディフューザポンプの羽根付きディフューザ間および渦巻室内の圧力変動を計測し、動静翼干渉による圧力脈動の時間的・空間的な性質を明らかにした。
(2)動静翼干渉による流体力変動を調べる目的で、羽根車に作用する非定常流体力を計測し、動静翼干渉固有な周波数成分が卓越した変動現象であることを確認した。
(3)ディフューザポンプ不安定特性域における圧力変動のカオス的性質を捉えるため、リアプノフ指数、リアプノフ次元を求めた結果、それらが不安定性を判断する目的関数となりうることを見出した。
(4)シャフトレス浮遊羽根車の安定性を調べる目的で羽根車の変位を検出し、安定作動条件を求めた。
(5)キャビテーション発生時のポンプ特性の数値計算を展開し、キャビテーション特性を定性的に捉え得る段階に達した。
(6)ディフューザポンプのディフューザを小弦節比化するため、ディフューザの圧力上昇効率を目的関数とする最適化計算を展開した。遺伝的アルゴリズムを用いて最適設計された小弦節比ディフューザは良好な特性を示した。
2.一方、当初の目標に対して十分な成果が得られず、今後引き続き研究を継続する項目は以下の通りである。
(1)全段での最適設計手法の確立
当初、羽根車、ディフューザを含めた全段における最適化問題を考えていたが、不安定特性を代表する評価関数の確立に手間取り、羽根車またはディフューザのみ最適化の段階に留まっている。
(2)多目的最適化手法の確立
不安定特性を代表する目的関数の設定に手間取り、本来の目的である不安定特性と高効率を同時に満足する多目的最適化手法を確立するには至らなかった。引き続き、研究を継続する必要がある。
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