超小型翼列風洞の開発とMEMSターボ機械要素の空気力学性能設計法への応用

• 研究課題/領域番号: 19310090
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 鳥山 寿之 立命館大学, 理工学部, 教授 (30227681)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円); 2009年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2008年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2007年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
• キーワード: 気体力学 / 翼列 / ターボ機械 / マイクロマシン / マイクロ・ナノデバイス / 高速気体力学 / 流体工学 / 熱工学 / 航空宇宙工学

研究概要

MEMSターボ機械の翼列を通過する圧縮性流体の力学的挙動の解明と翼列の空気力学設計手法の確立に向けて、MEMS翼列風洞チップの設計試作と実験を実施した.風洞入口全圧と出口排圧の比率を変化させながら、臨界圧力前後でのMEMS反動タービン翼列における全圧損失係数、翼面上マッハ数分布、翼負荷係数等の翼列基本性能パラメータを決定した.結論として、MEMSタービン翼列の全圧損失係数が大型の航空エンジン翼列に比べて1桁程度上昇する知見が得られた.

研究成果

• [雑誌論文] Reduction of Finite Element Mesh and Model Order for Fast Dynamic Analysis of Global/Local Problem (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Sando, N. Takano, M. Asai, T. Toriyama, S. Kido, J.G. Korvink
  • 雑誌名: Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering 3 ページ: 572-583
  • NAID: 130000106334
• [雑誌論文] Reduction of Finite Element Mesh and Model Order for Fast Dynamic Analysis of Global/Local Problem (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Sando, N. Takano, M. Asai, T. Toriyama, S. Kido, J. G. Korvink
  • 雑誌名: Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering 3 ページ: 572-583
  • NAID: 130000106334
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental study on mechanical power generation from MEMS internal combustion engine (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Suzuki, Y. Okada, J. Ogawa, S. Sugiyama, T. Toriyama
  • 雑誌名: Sensors and Actuators A 141 ページ: 654-661
• [学会発表] Aerodynamic consi deration on impeller, diffuser and volute for MEMS centrifugal compressor (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Miwa, T. Toriyama
  • 学会等名: PowerMEMS2 009
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2009-12-01
• [学会発表] Aerodynamic consideration on impeller, diffuser and volute for MEMS centrifugal compressor (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Miwa, T.Toriyama
  • 学会等名: PowerMEMS2009
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2009-12-01
• [学会発表] Internal flow visualization of micro supersonic nozzle by using micro Schlieren apparatus (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsuzuki, T. Toriyama
  • 学会等名: 第26回センサマイクロマシンとその応用シンポジウム
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2009-10-15
• [学会発表] Internal flow visualization of micro supersonic nozzle by using micro Schlieren apparatus (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Tsuzuki, T.Toriyama
  • 学会等名: 第26回センサマイクロマシンとその応用シンポジウム
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都)
  • 年月日: 2009-10-15
• [学会発表] Design and experimental consideration for gasdynamics of MEMS base d micro supersonic nozzle (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Fujii, S. Furuya, H. Tsukahara, H. Kawabata, N. Takano, T. Toriyama
  • 学会等名: Power MEMS2007
  • 発表場所: Freibrug, Germany
  • 年月日: 2007-11-28
• [学会発表] Design and experimental consideration for gasdynamics of MEMS basedmicro supersonic nozzle (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Fuiii, S.Furuya, H.Tsukahara, H.Karvabata, N.Takano, T.Toriyama
  • 学会等名: Power MEMS2007国際ワークショップ
  • 発表場所: Freibrug,Germany
  • 年月日: 2007-11-28