| 研究概要 |
先ず最初に,ディフュ-ザ壁面の境界層の果たす役割を調べるために種々の壁面位置から境界層吸込みを行なった。その結果,吸込みになる主流流量減少に伴ない初生流量はかえって増加した。このことは境界層内の逆流による従来の説明は十分ではないことを意味している。
次に、ディフュ-ザ内の流れの2次元非粉性非線型解析を行なった。その結果,低流量時において羽根車からの流出渦がディフュ-ザ内で一定の配列をなすとき,旋回失速に似た流動パタ-ンがあらわれるが,その発生条件(初期条件や発生流量域)が実験的に通常見られる旋回失速に比べてかなりきびしく,壁面応力を考慮すると不安性が生じないことなどから通常見られる旋回失速と別の現象でないかと考えられている。
前述の試みからはディフュ-ザの旋回失速の発生機構を明らかにする事はできなかったが,次に旋回失速を動的に制御することにより,旋回失速におけるエネルギバランスを調べた。その制御方法は,旋回失速によるディフュ-ザ入口の圧力変動を検知し,ディフュ-ザ入口の数か所から圧力変動の位相と関係させた変動流を加えるものである。変動流の位相により旋回失速の周波数成分は増大する場合と減少する場合があるが,最適な位相に設定すると旋回失速の周波数成分はほぼ完全に消失した。制御下の変動速度場を熱線流速計で計測した結果,ディフュ-ザ内全体で旋回失速に特有の定度変動のパタ-ンが消減している事が確認された。これは旋回失速の撹乱と変動流による探乱の線型的重ね合せにより旋回失速が消減したのでなく,変動流が旋回失速の流れ場に非線型的な影響を与えている事を示している。変動流の排除仕事と旋回失速による圧力変動振幅の間の関係を調べる事により,変動流によりディフュ-ザ内の流れからエネルギをうばう場合に振幅が減少する事を示し,旋回失速の励振エネルギ,消散エネルギと振幅の定量的関係を示した。
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