研究課題
自動車のエンジンに搭載されるターボチャージャーは、 吸排気バルブの開閉による脈動流やスロットルバルブの開閉による過渡的な影響を受ける。 このようなターボ機械の動特性を調べるには、非定常流量を正確に測定する必要がある。しかし、ターボ機械の動特性調査と非定常流量測定についての体系的な研究は行われていない。本研究では、非定常流量を測定するためにベンチュリ管の非定常エネルギー方程式を提案した。準一次元流れで非圧縮性を仮定した非定常エネルギー方程式に基づく2つの解法を用いて非定常流量を導出した。1つ目の解法は、オイラー法を使用して微小時刻ごとに非定常流量を導いた。2つ目の解法は、線形化した非定常エネルギー方程式から得られた伝達関数を使用して、非定常流量の複素振幅を導いた。また、非定常エネルギー方程式の各項の大きさのオーダーを分析的に調べた。その結果、非定常損失項が非定常運動量項よりもはるかに小さいことを示すとともに、変動周波数の高い範囲では慣性項が、低い範囲では非定常運動量項が非定常圧力を生成しているとわかった。実験では、ブロワーファンで定常流を生成し、それに往復ピストンで変動流を加えた。この非定常流は熱線流速計を使用して測定した。実験と数値シミュレーションによって、提案した測定法で評価した非定常流量を検証した。これらの結果から、非定常流量の振幅、位相ともに測定装置として十分な精度で評価できることが確認され、提案した非定常エネルギー方程式の妥当性が示された。
2: おおむね順調に進展している
非定常流量計の成果をまとめて論文にしている。また、ターボ機械の動特性装置を製作し、実験を行っている。
ターボ機械の動特性測定する予定である。実験とともに数値計算も行い、流量変動時の内部流れを明らかにする予定です。また、機械学習を用いたターボ機械内部流れの推定を行う予定である。
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Journal of Fluids Engineering
巻: 143 ページ: 021308, 021321
10.1115/1.4048689
