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混合抑制に旋回流れを利用した革新的フィルム冷却技術に関する基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 23560229
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関大阪大学

研究代表者

武石 賢一郎  大阪大学, 基礎工学研究科, 招へい教授 (70379113)

研究分担者 小宮山 正治  大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (40178372)
小田 豊  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (50403150)
連携研究者 小田 豊  大阪大学, 大学院工学研究科, 講師 (50403150)
研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード物質伝達 / 熱伝達 / フィルム冷却 / 旋回流 / 感圧塗料 / レーザ誘起蛍光法 / PIV / ガスタービン / フイルム冷却 / レーザー誘起蛍光法 / 熱工学 / PSP / LIF / RANS / LES / 混合 / 光学測定
研究概要

ガスタービン(GT)は複合サイクル発電の主機として用いられ、熱効率を向上させるために高温化が図られている。最新のGTのタービン入口温度は1600℃、熱効率54%(HHV基準)に達している。空冷タービン動静翼がこれら高温GTの成否を握るが、冷却技術の中でもフィルム冷却技術が最も重要である。本研究ではフィルム冷却孔形状として、従来の円孔、シェイプト孔を用いてフィルム冷却空気に旋回を与えることによってフィルム冷却効率を大幅(約2倍)に向上させる手法を構築した。またその向上の原因を定量的に測定できる実験手法を開発するとともにLESを含む非定常の流動現象の解析を行い解析手法の精度検証を行った。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実施状況報告書
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2014 2013 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (26件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Aerothermal Investigations on Mixing Flow Field of Film Cooling with Swirling Coolant Flow2014

    • 著者名/発表者名
      Takeishi, K., Komiyama, M., Oda, Y., Egawa, Y. and Kitamura, T.
    • 雑誌名

      Trans. of ASME J. of Turbomachinery

      巻: 136, 051001 ページ: 1-9

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aerothermal Investigationson Mixing Flow Field of Film Cooling With Swirling Coolant Flow2013

    • 著者名/発表者名
      Kenichiro Takeishi, Masaharu Komiyama, Yutaka Oda and Yuta Egawa
    • 雑誌名

      Journal of Turbomachinery

      巻: 136 号: 5

    • DOI

      10.1115/1.4023909

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] A Review of Turbine Film Cooling2014

    • 著者名/発表者名
      Takeishi, K.
    • 学会等名
      15^<th> International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery
    • 発表場所
      Honolulu, USA(Keynote Speech)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 旋回を付加したフィルム冷却に関するLES解析2014

    • 著者名/発表者名
      小田豊,武石賢一郎,大塩哲哉
    • 学会等名
      第51回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Film Cooling with Swirling Coolant Flow on a Flat Plate and the Endwall of High-Loaded First Nozzle2014

    • 著者名/発表者名
      Kenichiro Takeishi, Yutaka Oda and Shinpei Kondo
    • 学会等名
      ASME Turbo Expo 2014
    • 発表場所
      D&uuml;sseldorf, Germany
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Quantitative measuring methods applied for the mixing phenomena of film cooling2014

    • 著者名/発表者名
      Kenichiro Takeishi, Masaharu Komiyama and Yutaka Oda
    • 学会等名
      Heat Transfer 2014
    • 発表場所
      A Coruna, Spain
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 旋回を付加したフィルム冷却に関するLES解析2014

    • 著者名/発表者名
      小田 豊, 武石 賢一郎, 大塩 哲哉
    • 学会等名
      第51回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      アクトシティ浜松・コングレスセンター
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Endwall Film Cooling Upstream of an Airfoil/Endwall Junction to Suppress the Formation of Horseshoe Vortex in a Symmetric Airfoil2013

    • 著者名/発表者名
      Kenichiro Takeishi, Yutaka Oda, Junichi Seguchi and Shintaro Kozono
    • 学会等名
      ASME Turbo Expo 2013
    • 発表場所
      San Antonio, Texas, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Cross Flow Effects on Endwall Heat Transfer in Film-Cooled Turbine Nozzle Guide Vanes2013

    • 著者名/発表者名
      Rebecca Reviol, Roman Franze, Martin Böhle, Kenichiro Takeishi and Alexander Wiedermann
    • 学会等名
      ASME Turbo Expo 2013
    • 発表場所
      San Antonio, Texas, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 旋回を伴うフィルム冷却のタービン翼端壁部冷却への適用について2012

    • 著者名/発表者名
      武石賢一郎,小田豊,近藤慎平
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2012
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] An Experimental Study on a Film Cooling with Swirling Coolant Flow on the Endwall of a High Loaded First Nozzle2012

    • 著者名/発表者名
      Kondo, S., Takeishi, K., Oda, Y., and Schappals, M.
    • 学会等名
      The Eighth KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference
    • 発表場所
      Incheon, Korea
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Progress of the film cooling for ultra-high temperature gas turbines2012

    • 著者名/発表者名
      Takeishi, K.
    • 学会等名
      5th International Symposium on Fluid Machinery and Fluids Engineering
    • 発表場所
      Jeju, Korea(Keynote Speech)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Large Eddy Simulation of Film Cooling with Swirling Coolant Air2012

    • 著者名/発表者名
      Oda, Y., Takeishi, K. And Oshio, T.
    • 学会等名
      23rd International Symposium on Transport Phenomena
    • 発表場所
      Auckland, New Zealand
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Progress of the film cooling for ultra high temperature gas turbines2012

    • 著者名/発表者名
      2. K. Takeishi.
    • 学会等名
      5th International Symposium on Fluid Machinery and Fluids Engineering
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 旋回を伴うフィルム冷却のタービン翼端壁部冷却への適用について2012

    • 著者名/発表者名
      4. 武石賢一郎,小田豊,近藤慎平
    • 学会等名
      No.12-62 日本機械学会熱工学コンファレンス2012
    • 発表場所
      熊本大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] フィルム冷却流れのPIV・LIF同時計測によるメカニズム解明2011

    • 著者名/発表者名
      長尾哲史,武石賢一郎,小宮山正治,梶内丈史
    • 学会等名
      第39回可視化情報シンポジウム
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 翼内部の交差噴流冷却により生成する旋回を伴うフィルム冷却2011

    • 著者名/発表者名
      武石賢一郎,小田豊,永川悠太
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2011講演論文集
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Large Eddy Simulation of Film Cooling with Swirling Coolant Flow2011

    • 著者名/発表者名
      Oda, Y., Takeishi, K., Shimizu, D., and Egawa, Y.
    • 学会等名
      8th ASME-JSME Thermal Engineering Joint Conference
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Aerothermal Investigations on Mixing Flow Field of Film Cooling with Swirling Coolant Flow2011

    • 著者名/発表者名
      Takeishi, K., Komiyama, M., Oda, Y., Egawa, Y., and Kitamura, T.
    • 学会等名
      ASME Turbo Expo 2011
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Film Cooling with Swirling Coolant Flow Controlled by Impingement Cooling in a Closed Cavity2011

    • 著者名/発表者名
      Takeishi, K., Oda, Y., Egawa, Y., and Hada, S.
    • 学会等名
      International Conference on Power Engineering-2011 (ICOPE-11)
    • 発表場所
      Denver, USA
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] AEROTHERMAL INVESTIGATIONS ON MIXING FLOW FIELD OF FILM COOLING2011

    • 著者名/発表者名
      K.Takeishi, M.Komiyama, Y.Oda, Y.Egawa and T.Kitamura
    • 学会等名
      ASME Turbo Expo 2011
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] FILM COOLING WITH SWIRLING COOLANT FLOW CONTROLLED BY IMPINGEMENT COOLING IN A CLOSED CAVITY2011

    • 著者名/発表者名
      K. Takeishi , Y. Oda , Y. Egawa and S. Hada
    • 学会等名
      ASME 2011 Power Conference (POWER 2011)
    • 発表場所
      Denver, Colorado, USA
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 翼内部の交差噴流冷却により生成する旋回を伴うフィルム冷却2011

    • 著者名/発表者名
      武石 賢一郎、 小田 豊、永川 悠太
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス 2011
    • 発表場所
      静岡大学、浜松
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 旋回を附加したシェイプトフィルム冷却の数値解析的研究2011

    • 著者名/発表者名
      清水 大, 武石 賢一郎, 小田 豊, 永川 悠太
    • 学会等名
      日本機械学会第16回動力。エネルギー技術シンポジウム
    • 発表場所
      関西大学、大阪
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 旋回流を伴うシェイプトフィルム冷却に関する研究2010

    • 著者名/発表者名
      近藤慎平,武石賢一郎,永川悠太,北村剛
    • 学会等名
      第47回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Film Cooling with Swirling Coolant Flow2010

    • 著者名/発表者名
      Takeishi, K., Oda, Y., Egawa, Y., and Kitamura T.
    • 学会等名
      Advanced Computational Methods and Experiments in Heat Transfer XI
    • 発表場所
      Tallinn, Estonia
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 冷却空気に旋回を付加したフィルム冷却の数値シミュレーション2010

    • 著者名/発表者名
      清水大,武石賢一郎,小田豊,永川悠太
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2010
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Numerical Simulation of Film Cooling with Swirling Coolant Air2010

    • 著者名/発表者名
      Shimizu, D., Takeishi, K., Oda, Y., and Egawa, Y.
    • 学会等名
      21th International Symposium on Transport Phenomena
    • 発表場所
      Kaohsiung, Taiwan
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www-tran.mech.eng.osaka-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2011-08-05   更新日: 2019-07-29  

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