| 研究概要 |
ターボ機械羽根車の翼端から気体を噴出させることにより翼端漏れ流れを能動的に制御し,羽根車の効率向上,高負荷化および信頼性向上を実現する新技術の開発を企図し,本年度は翼端漏れ渦の発達過程に及ぼす逆圧力勾配の効果を風洞実験および数値シミュレーションにより明らかにし,さらに翼端からの吹き出しによる翼端漏れ流れの制御性を数値実験により調べた.その結果,以下のような知見が得られた.
逆圧力勾配の増大とともに,翼端漏れ渦は徐々に膨張し,渦中心の速度が減少するが,渦構造に顕著な変化は認められない.しかしながら,逆圧力勾配がある基準以上になると,渦コア内によどみ点が現れて,その下流に逆流領域が形成され,渦の崩壊が発生する.渦崩壊が起きると,渦構造は劇的に変化する.すなわち,渦は著しく膨張し,流れ方向渦度の集中した渦コア部が消滅し,渦コアに大きな非定常変動が現れる.その結果,翼端漏れ渦の崩壊は羽根車流れに極めて大きなブロッケージ効果をもたらし,そのブロッケージ効果は失速点近傍における羽根車の流力特性を支配している.
翼端から半径方向に吹き出す場合,翼端漏れ流れに伴う逆流域が増大し,その結果吹き出しのない場合よりも端面境界層が著しく発達して損失が増大する.翼端漏れ渦の軸心に沿って吹き出すことが,漏れ流れの制御性の点において効果的であることがわかった.このことは,翼端漏れ渦がwake形の渦構造を有していることに起因する.
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