| 研究課題/領域番号 |
14550154
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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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 | 長崎大学 |
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研究代表者 |
石田 正弘 長崎大学, 大学院・生産科学研究科, 教授 (60039683)
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| 研究分担者 |
植木 弘信 長崎大学, 工学部, 助教授 (30160154)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2003
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| 研究課題ステータス |
完了 (2003年度)
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| 配分額 *注記 |
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2003年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2002年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
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| キーワード | 遠心送風機 / 低流量域不安定流動 / CFD解析 / インデューサ失速 / ディフューザ / ストールマージン改善 / 入口循環流形成 / ディフューザ通路幅縮小 / ディフューザ失速 / 低流領域不安定流動 |
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| 研究概要 |
インデューサ付高比速度型羽根遠心羽根車の低流量域不安定流動の発生機構およびその抑制方法を3次元乱流数値解析と実験の両面から追究し、以下のことを明らかにした。
(1)初期の低流量域不安定流動の発生は、必ずしも過度の入射角に基づく羽根前縁剥離に因るものではない。
(2)失速限界入射角以下の流量であるにも拘わらず発生する初期の不安定流動は、インデューサ喉部近傍の翼端漏れ流れと隣接羽根圧力面側に生じる局所的逆流域内の主流方向縦渦との相互干渉による翼端漏れ流れの巻上がり現象に起因していると推定された。
(3)さらに低流量においては過大入射角のために大規模の前縁剥離が起こり、不安定流動が発生するが、その発生流量と初期の不安定流動が起こる流量との間において、ディフユーザ内逆流域がディフューザ出口まで到達した場合に、いわゆるディフューザ失速に基づく不安定流動が発生することを見出した。
(4)入口循環流形成デバイスによりインデューサ部に発生する逆流および翼端漏れ流れが吸出されることが数値解析で予測され、最適環状溝位置および最適環状横幅を実機に適用したところ、不安定流動発生流量を13%改善することができた。
(5)平行壁羽根なしディフューザの通路幅を半径比1.2までのディフューザ入口部分において羽根出口高さから約2/3幅に縮小することによってディフューザ内の逆流が抑制されることを数値解析と実験の両面から明らかにし、設計流量における性能を悪化することなくディフューザ失速に基づく不安定流動を抑制できた。
(6)入口循環流形成装置とディフューザ通路幅縮小を組み合わせた試験装置により検証したところ、不安定流動が広範囲で抑制され、サージマージンが約45%改善された。
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