研究課題
基盤研究(C)
本研究では、インデューサ付き径向き羽根遠心羽根車内流れの3次元粘性数値解析および実験解析により、入口循環流形成に基づく不安定流動抑制効果および予旋回が羽根車特性に与える影響を追究するとともに、サージ発生の原因と考えられる前縁剥離すなわち限界入射角について検討することによって、運転流量範囲拡大および羽根車特性改善のための最適な入口循環流形成デバイスを提案した。まず、3次元粘性数値解析により、(1)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こと、(2)サージ初生流量近傍での不安定要素は羽根前縁に発生する剥離泡の形成であり、遠心羽根車の限界入射角は二乗平均半径位置で判断できること、また、供試遠心羽根車のそれは、二次元翼列の7.2[deg]より大きい9.0[deg]であること、(3)循環流形成デバイスによる不安定流動の抑制効果がシュラウド壁面上の逆流域の吸出し、および流入流量増大に基づく入射角の低減にあること、(4)低流量においては、循環流の旋回成分に基づく予旋回が羽根車内圧力上昇を低下させるので、上流溝部分に装着したガイドベーンの設定角度を変化して予旋回強さを制御することにより、運転範囲の更なる拡大および羽根車特性の改善が同時にできることを検証した。その結果、ガイドベーン付環状溝による循環流形成デバイスの効果として、(5)循環流が有する旋回成分の入射角低減効果が上流溝の設置により促進されること、(6)上流溝にガイドベーンを挿入することにより入射角の過剰低下を抑制し、かつ、インデューサにおける圧力上昇が増して循環流量が増加すること、(7)適切なガイドベーン設定角を与えることにより、羽根車特性を悪化することなく不安定流動発生流量を53%低流量側へ移行できること、などを明らかにした。
すべて 2006 2005 2004
すべて 雑誌論文 (25件)
Proceedings of ASME TURBO EXPO 2006 Paper No.GT2006-90400
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日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集 No.05-32,Paper No.1510
Proceedings of the 8^<th> Asian International Fluid Machinery Conference (8^<th> AICFM) Vol.1
Trans. ASME, Journal of Turbomachienry, (Paper No.GT2004-53400) Vol.127, No.1
日本機会学会九州支部第58期総会講演会講演論文集 No.058-1
Proceedings of GT2005,ASME TURBO EXPO 2005 Paper No. GT 2005-68675(掲載予定)
日本機械学会第82期流体工学部門講演会講演概要・論文集 No.04-25,Paper No.107(CD-ROM)
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日本機会学会九州支部第57期総会講演会講演論文集 No.048-1
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