| 研究概要 |
熱エネルギー有効利用を図る方策の根本原理の一つは,熱機関の作動流体温度を可能な限り高く保った状態で利用することにある.この応用例の一つに高温ガスタービンの開発が挙げられるが,そのタービン翼内側から衝突噴流によって冷却する技術向上に応用できるよう,縦渦を活用する伝熱促進法に注目した実験的研究を行った.研究遂行の初期段階として,文献調査を行なうとともに,ガスタービン翼内部の流れを模擬したダクト内流れ(主流)を実現する閉ループ水路を作成した.また,噴出する方向や角度が調整可能な衝突噴流用ノズルを製作し,水路の一部に組み込んだ.その後,望ましい速度分布を有するダクト内流れが実現しているかどうかを判定するために,レーザードップラー流速計を用いて流れのモニターを行う一方,壁面熱伝達率を測定するために別途伝熱板を作成し,流れ場の可視化実験を行う場合と伝熱実験を行う場合とでダクト上壁部が交換できるよう工夫した.
予備的な実験として,主流レイノルズ数および噴流速度とクロスフローの速度の比などの実験パラメータの組み合わせを数種類変更して,流れ場・温度場の計測を行った.その結果に基づき,本実験の条件を設定し,斜め衝突噴流吹き込みにより発生する縦渦を伴った複雑な流れ場の計測を実施した.その際,2方向速度成分同時測定を行なうため,二次元レーザードップラー流速計を充当し,高空間分解能測定を実現するため,レーザープローブの位置決め専用トラバース台を併用した.得られた速度信号には各種統計解析ならびにスペクトル解析を施した.また,伝熱板温度の測定にはニューラルネットワークを利用して,感温液晶の色を温度に変換する手法を確立し,それに充てた.その結果から,縦渦の挙動と熱伝達率の高い領域が極めてよく対応することが分かった.
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