2003 年度実績報告書

ターボポンプインデューサの不安定現象防止法に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号	14205030
研究機関	大阪大学
研究代表者	辻本良信大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50112024)
研究分担者	堀口祐憲大阪大学, 基礎工学研究科, 助教授 (60314837)
キーワード	キャビテーション / 不安定 / 旋回キャビテーション / 制御 / 逆流 / インデューサ
研究概要	本年度はまず旋回キャビテーション発生時にはインデューサ入り口に圧力分布が発生する事に着目し、インデューサ入り口で圧力分布を均一化する事によって旋回キャビテーションが防止できないか二次元流れの安定解析により検討を加えた。その結果、旋回キャビテーションを完全には防止できないものの、その発生範囲を縮小できることがわかった。この結果を受けて、インデューサ入り口にアキュムレータを設けて旋回キャビテーションの防止効果を実験的に調べ、の有効性を示した。更にジェットにより旋回逆流を直接コントロールする事により不安定現象の発生が防止できないか実験的に検討した。その結果現在までのところ主流量の10%程度の流量のジェットを羽根車回転と同方向に導入する事により不安定現象の発生が防止できることが示された。これまでの研究で逆流キャビテーションが不安定現象の防止に対して重要な役割を果たしていることが示されている。しかし入り口逆流がどのような機構によりどこから発生するのか、流量変動に対してどのように応答するのかなど、より詳細な機構については不明である。そこで、κ-εモデルを用いた数値解析を実施し、旋回逆流の原因となる角運動量は翼先端前縁付近圧力面からの半径方向流れで供給されることを明らかにした。κ-εモデルを用いた解析では逆流の長さはほぼ正しく評価されるものの、旋回逆流と主流の間に生じる逆流渦は一旦発生した後減衰してしまう。これはκ-εモデルでは組織的渦構造による散逸が過大に評価されるためである。そこでこれと並行してLESコードを使って入り口逆流渦を解析した。このコードを用いると実験的に確認されている入り口逆流渦の性質が定量的にも十分な精度でシミュレートできることが確認された。そこで、流量変動を与えて逆流渦の応答を調べた。その結果、逆流渦はインペラからの角運動量の供給と、主流にのってインペラに再流入する角運動量の差に伴って増減し、周波数の低い場合にもかなりの遅れを伴うことが明らかにされた。

研究成果

(8件)

すべてその他

すべて文献書誌 (8件)

[文献書誌] Horiguchi, H., Semenov, Y., Nakano, M., Tsujimoto, Y.: "Linear Stability Analysis of the Effects of Camber and Blade Thickness on Cavitation Instabilities in Inducers"ASME Journal of Fluids Engineering. (発表予定).
[文献書誌] 藤井明, 日高達哉, 辻本良信, 内海政春, 都丸祐司: "インデューサの翼端形状が非定常キャビテーションおよび逆流に与える影響"日本機械学会論文集B編. 70・690. 399-406 (2004)
[文献書誌] 藤井明, 東誠治, 吉田義樹, 辻本良信, 内海政春, 藁科彰吾: "インデューサの入口ケーシング形状が非定常キャビテーションの発生に与える影響"日本機械学会論文集B編. (発表予定).
[文献書誌] 藤井明, 水野伸一, 堀口祐憲, 辻本良信: "インデューサ上流の条件が旋回キャビテーションに及ぼす影響"日本機械学会論文集B編. (発表予定).
[文献書誌] 藤井明, 水野伸一, 堀口祐憲, 辻本良信: "インデューサ上流に設けたアキュムレータによる旋回キャビテーションの防止"日本機械学会論文集B編. (発表予定).
[文献書誌] 藤井明, 水野伸一, 堀口祐憲, 辻本良信: "インデューサ入口流れのジェットによる制御に基づく不安定現象の防止"日本機械学会論文集B編. (発表予定).
[文献書誌] Qiao X., Fukao, S., Horiguchi, H., Tsujimoto, Y., Kato, C.: "A Numerical Study of the Mechanism of Backflow at the Inlet of 3-bladed Inducers"JSME International Journal, Series B. (発表予定).
[文献書誌] 深尾伸次, 山西伸宏, 喬向宇, 加藤千幸, 辻本良信: "インデューサ入口上流における逆流に伴う渦構造に関するLES解析"日本機械学会論文集B編. (発表予定).

2003 年度 実績報告書

ターボポンプインデューサの不安定現象防止法に関する研究

研究代表者

辻本 良信 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50112024)

研究成果

[文献書誌] Horiguchi, H., Semenov, Y., Nakano, M., Tsujimoto, Y.: "Linear Stability Analysis of the Effects of Camber and Blade Thickness on Cavitation Instabilities in Inducers"ASME Journal of Fluids Engineering. (発表予定).

[文献書誌] 藤井明, 日高達哉, 辻本良信, 内海政春, 都丸祐司: "インデューサの翼端形状が非定常キャビテーションおよび逆流に与える影響"日本機械学会論文集B編. 70・690. 399-406 (2004)

[文献書誌] 藤井明, 東誠治, 吉田義樹, 辻本良信, 内海政春, 藁科彰吾: "インデューサの入口ケーシング形状が非定常キャビテーションの発生に与える影響"日本機械学会論文集B編. (発表予定).

[文献書誌] 藤井明, 水野伸一, 堀口祐憲, 辻本良信: "インデューサ上流の条件が旋回キャビテーションに及ぼす影響"日本機械学会論文集B編. (発表予定).

[文献書誌] 藤井明, 水野伸一, 堀口祐憲, 辻本良信: "インデューサ上流に設けたアキュムレータによる旋回キャビテーションの防止"日本機械学会論文集B編. (発表予定).

[文献書誌] 藤井明, 水野伸一, 堀口祐憲, 辻本良信: "インデューサ入口流れのジェットによる制御に基づく不安定現象の防止"日本機械学会論文集B編. (発表予定).

[文献書誌] Qiao X., Fukao, S., Horiguchi, H., Tsujimoto, Y., Kato, C.: "A Numerical Study of the Mechanism of Backflow at the Inlet of 3-bladed Inducers"JSME International Journal, Series B. (発表予定).

[文献書誌] 深尾伸次, 山西伸宏, 喬向宇, 加藤千幸, 辻本良信: "インデューサ入口上流における逆流に伴う渦構造に関するLES解析"日本機械学会論文集B編. (発表予定).

2003 年度実績報告書

辻本良信大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50112024)