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微粒子吸込みによる高圧タービンへの粒子付着現象の実験的/数値的調査

研究課題

研究課題/領域番号 16H06067
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 流体工学
研究機関国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

鈴木 正也  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (40548161)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
25,090千円 (直接経費: 19,300千円、間接経費: 5,790千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2017年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2016年度: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)
キーワードデポジション / エロージョン / マルチフィジックス / 固気二相流 / ジェットエンジン / タービン / 実験流体力学 / 数値流体力学 / 粒子付着 / 混相流 / 連成解析 / CFD / 翼列 / 冷却 / 粒子画像計測 / 噴流 / 赤外線サーモグラフィー / 熱工学 / 流体機械 / 数値シミュレーション / 可視化
研究成果の概要

高圧タービンで発生する高温高速条件における粒子付着を想定した実験的/数値的な評価手法を開発,物理現象の解明に取り組んだ.
実験では,燃料として灯油,酸化剤として圧縮空気を用いたバーナーを用いて,高温高速の粒子を試験体に衝突させた.支配的なパラメータとなる速度,角度,温度の影響を確認し,粒子付着あるいは試験体の損傷が発生する条件を調査した.
数値解析については,JAXAの流体解析コードUPACSに粒子付着モデルを組み込んだ.高圧タービン初段静翼のデポジション解析を行い,粒子付着のパターンを明らかにした.主に粒子直径と翼表面温度が粒子付着に及ぼす影響を調査することで,目指すべき表面温度分布を検討した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでほとんど明らかにされてこなかった高温高速条件における粒子付着の物理現象の解明,それを再現する試験・解析手法の構築がなされた.これにより,高圧タービンの設計・開発・メンテナンスに多大な貢献ができると考える.

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 10件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] ジェットエンジンにおけるマルチフィジックスCFDシミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木正也,山本誠
    • 雑誌名

      日本ガスタービン学会誌

      巻: 47 ページ: 382-388

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] UPACSを用いた高温環境における粒子付着モデルの検証2020

    • 著者名/発表者名
      河野結香,福留功二,山本誠,鈴木正也,大北洋治
    • 学会等名
      日本機械学会関東学生会第59回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Numerical Investigation of Deposition Phenomena on High-pressure Turbine Vane2019

    • 著者名/発表者名
      Mizutori,K.,Fukudome,K.,Yamamoto,M.,Suzuki,M. and Okita,Y.
    • 学会等名
      The 7th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics,APCOM 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Simulation of Aerodynamic Performance Deterioration by Erosion for Leaned Turbine Vane2019

    • 著者名/発表者名
      Arai,N.,Fukudome,K.,Yamamoto,M.,Suzuki,M. and Okita,Y.
    • 学会等名
      The 7th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics,APCOM 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] UPACSを用いたタービン静動翼におけるサンドエロージョン現象の数値予測2019

    • 著者名/発表者名
      上野学,守裕也,福留功ニ,山本誠,鈴木正也,大北洋治
    • 学会等名
      第33回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高温環境における粒子付着モデルの検証2019

    • 著者名/発表者名
      河野結香,水取賢太,福留功二,山本誠,鈴木正也,大北洋治
    • 学会等名
      第33回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Numerical Investigation of Passive Anti-Icing Technology using Sweep for Fan Rotor Blade2019

    • 著者名/発表者名
      Yagi,T.,Fukudome,K.,Yamamoto,M.,Mizuno,T.,Kazawa,J. and Suzuki,M.
    • 学会等名
      International Gas Turbine Congress 2019 Tokyo
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Vane Lean on Erosion and Aerodynamic Performance in High-Pressure Turbine2019

    • 著者名/発表者名
      Arai,N.,Fukudome,K.,Yamamoto,M. and Suzuki,M.
    • 学会等名
      International Gas Turbine Congress 2019 Tokyo
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Computational Study of Deposition Phenomena on High-pressure Turbine Vane using UPACS2019

    • 著者名/発表者名
      Mizutori,K.,Fukudome,K.,Yamamoto,M. and Suzuki,M.
    • 学会等名
      International Gas Turbine Congress 2019 Tokyo
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] タービンにおけるリーン翼のエロージョン特性と空力性能の数値シミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      荒井直己,福留功ニ,山本誠,鈴木正也,大北洋治
    • 学会等名
      第47回日本ガスタービン学会定期講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 防除氷のためのCFRP電流印加による発熱効果に関する実験的研究2019

    • 著者名/発表者名
      有賀寛純,和田展忠,水野拓哉,鈴木正也,賀澤順一,野崎理
    • 学会等名
      第47回日本ガスタービン学会定期講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] スイープファン動翼における防氷と空力性能に関する数値的調査2019

    • 著者名/発表者名
      八木智哉,福留功二,山本誠,水野拓哉,賀澤順一,鈴木正也
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Numerical Simulation of Deposition Phenomena on High-Pressure Turbine Vane Using UPACS2019

    • 著者名/発表者名
      Mizutori,K.,Fukudome,K.,Yamamoto,M. and Suzuki,M.
    • 学会等名
      ASME-JSME-KSME 2019 Joint Fluids Engineering Conference AJKFLUIDS2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Simulation of Sand erosion on CMC and Ni-based Superalloy Vanes and End Walls in High Pressure Turbine2019

    • 著者名/発表者名
      Ueno,M.,Mamori,H.,Fukudome,K.,Yamamoto,M.,and Suzuki,M.
    • 学会等名
      The 14th International Symposium on Experimental Computational Aerothermodynamics of Internal Flows,ISAIF14
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] UPACSを用いた高圧タービン初段静翼のリーン形状と壊食量の相関調査2019

    • 著者名/発表者名
      荒井直己,福留功二,山本誠,鈴木正也
    • 学会等名
      日本機械学会関東学生会第58回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] UPACSを用いた高圧タービン初段静翼におけるデポジション現象の数値解析2019

    • 著者名/発表者名
      水取賢太,福留功二,山本誠,鈴木正也
    • 学会等名
      日本機械学会関東学生会第58回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 耐熱材料のエロージョン試験法に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木正也,山根敬
    • 学会等名
      第46回日本ガスタービン学会定期講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] UPACSを用いたタービン静翼における延性・脆性材料のサンドエロージョン挙動の数値解析2018

    • 著者名/発表者名
      上野学,守裕也,福留功ニ,山本誠,鈴木正也
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Sand Erosion Behavior of CMC and Ni-based Superalloy in Turbine Stator2018

    • 著者名/発表者名
      Ueno, M., Mamori, H., Fukudome, K., Yamamoto, M., and Suzuki, M.
    • 学会等名
      Asian Congress on Gas Turbines 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of High-Temperature High-Velocity Sand Erosion Apparatus2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M. and Yamane, T.
    • 学会等名
      ASME Turbo Expo 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 耐特殊気象エンジン技術の研究開発状況2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木正也,賀澤順一,水野拓哉
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会第49期年会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] UPACSを用いた高圧タービン初段静翼におけるサンドエロージョン現象の数値シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      上野学,守裕也,山本誠,鈴木正也
    • 学会等名
      日本機械学会関東学生会第57回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Multi-Physics Simulation of Particulate Erosion Phenomena Using One-Way and Two-Way Couplings2017

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M., Hataya, H., Mamori, H., Fukushima, N. and Yamamoto, M.
    • 学会等名
      13th International Symposium on Experimental Computational Aerothermodynamics of Internal Flows
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高温高速エロージョンの光学計測2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木正也,浮川直章,藤沢良昭,山根敬
    • 学会等名
      第45回可視化情報シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] サンドエロージョン予測に対する境界適合格子に適した損傷形状表現と混相流の取り扱いに関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木正也,畠谷尊明,守裕也,福島直哉,山本誠
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高温高速エロージョン試験リグの開発2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木正也,浮川直章,藤沢良昭,山根敬
    • 学会等名
      日本機械学会2017年度年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高温高速固気二相流の数値シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木正也,山根敬
    • 学会等名
      第45回日本ガスタービン学会定期講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 航空エンジンにおけるマルチフィジックス・シミュレーションの展開2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木正也
    • 学会等名
      第7回計算力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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