リング型プラズマアクチュエータを用いたタービン翼列先端漏れ流れの能動制御

• 研究課題/領域番号: 26289040
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 瀬川 武彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (50357315)
• 研究分担者: 松沼 孝幸 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (40358031)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円); 2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2016年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2015年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2014年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
• キーワード: プラズマアクチュエータ / 誘電体バリア放電 / タービン / 翼列 / 漏れ流れ / 流体制御 / 流れの可視化 / 圧力損失 / 漏れ渦 / 流体工学 / 省エネルギー / 制御工学 / 先端機能デバイス / 環状翼列

研究成果の概要

誘電体バリア放電を利用した種々のリング型プラズマアクチュエータを開発した。漏れ流れ2次元モデルでは、風洞試験部に挿入した平板の先端隙間を調整することで、漏れ流れの強さを変化させた。先端形状の影響をPIV解析で評価した結果、先端面エッジ形状が漏れ流れの出入り口で対称の場合に漏れ流れ抑制効果が高いことがわかった。直線タービン翼列および環状タービン翼列先端漏れ流れの能動制御もシリコーン樹脂銅張板で試作したリング型プラズマアクチュエータにより実施した。タービン翼先端側およびハブ側の通過渦がReynolds数が低いほど減少することが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] リング型プラズマアクチュエータを用いたタービン翼列の漏れ流れ制御における先端エッジ形状の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松沼孝幸，瀬川武彦
  • 雑誌名: 日本ガスタービン学会誌 巻: 45 ページ: 163-169
  • NAID: 40021219503
  • 査読あり
• [雑誌論文] リング型プラズマアクチュエータによるタービン動翼の漏れ流れ制御に向けた平板基礎実験と消費電力測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松沼孝幸，瀬川武彦
  • 雑誌名: 日本ガスタービン学会誌 巻: 44 ページ: 408-414
  • NAID: 40020967940
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 表面に段差のないフレキシブルプラズマアクチュエータの性能評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 瀬川武彦，松沼孝幸，廣瀬伸吾
  • 学会等名: 日本機械学会2017年度年次大会
• [学会発表] Effects of Tip Clearance Size on Active Control of Turbine Tip Clearance Flow Using Ring-type DBD Plasma Actuators (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Matsunuma, Takehiko Segawa
  • 学会等名: 17th International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery (ISROMAC 17)
• [学会発表] リング型プラズマアクチュエータを用いた遠心圧縮機における漏れ流れ抑制効果の検証 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大橋俊之，石川仁，瀬川武彦，松沼孝幸
  • 学会等名: 第44回日本ガスタービン学会定期講演会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2016-10-25
• [学会発表] コーティング技術を用いたプラズマアクチュエータの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 瀬川武彦，松沼孝幸
  • 学会等名: 日本機械学会2016年度年次大会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2016-09-11
• [学会発表] 流体機械への実装に向けたプラズマアクチュエータの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木大樹、藤野貴康、松沼孝幸、瀬川武彦
  • 学会等名: 日本機械学会流体工学部門プラズマアクチュエータ研究会第3回シンポジウム
  • 発表場所: 鳥取大学鳥取キャンパス（鳥取県鳥取市）
  • 年月日: 2015-12-04
• [学会発表] リング型プラズマアクチュエータを用いたタービン翼列の漏れ流れ制御における翼先端形状の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松沼孝幸、瀬川武彦
  • 学会等名: 第 43 回日本ガスタービン学会定期講演会
  • 発表場所: 米子コンベンションセンター（鳥取県米子市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] リング型プラズマアクチュエータを用いたタービン翼列チップクリアランス流れ制御における壁面温度計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松沼孝幸、瀬川武彦
  • 学会等名: 日本機械学会2014年度年次大会
  • 発表場所: 東京電機大学
  • 年月日: 2014-09-10
• [学会発表] Influences of Tip Leakage Flow Velocity on Active Control Using a Two-Dimensional Model of Ring-Type Plasma Actuator (2014)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Matsunuma, Takehiko Segawa
  • 学会等名: Asian Congress on Gas Turbines 2014 (ACGT2014)
  • 発表場所: Seoul National University
  • 年月日: 2014-08-19
• [産業財産権] リング型プラズマアクチュエータの先端形状 (2015)
  • 発明者名: 松沼孝幸、瀬川武彦
  • 権利者名: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-177086
  • 出願年月日: 2015-09-07