| 研究概要 |
高比速度斜流羽根車内の複雑乱流場に及ぼすコリオリ力の効果を実験および数値シミュレーションにより調べることにより,次のことが明らかになった.
1.ハブおよびケーシングが回転軸に対してそれぞれ45°および25°傾いた円錐面をなし自由渦形式で設計された高比速度斜流羽根車下流の三次元速度場およびケーシング壁面上の圧力場に対して時間平均量を周期的多点抽出法により測定した結果,斜流羽根車下流の流れ場には軸流羽根車の場合のような翼先端漏れ渦の巻上がりが認められず,スパン方向mixingが軸流羽根車の場合より顕著であること,さらに翼先端漏れ流れによる低エネルギ流体は翼先端間隙が大きくなるほど,流量が少なくなるほど,軸流羽根車の場合とは逆に,翼の圧力面側から負圧面側へ移動することがわかった。
2.上記の供試斜流羽根車の設計流量条件に対して緩和形陰的高解像度風上スキームを用いたナビエ・ストークス流れ解析を適用し,実験では得ることのできない羽根車内の複雑乱流場を解析した結果,翼先端漏れ流れによる低エネルギー流体内において,コリオリ力の欠損に起因した周方向圧力勾配とコリオリ力の周方向成分との不均衡により翼負圧面に向かう二次流れが発生し,羽根車前半部で形成された翼先端漏れ渦が羽根車後半部で消滅することがわかった。
今後の研究の展開としては,実験および数値シミュレーションにより斜流羽根車におけるレイノルズ応力等の乱流特性値の分布を解析して,翼先端漏れ流れや翼伴流の乱流場に及ぼすコリオリ力の効果を定量的に調べる.
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