インデューサのキャビテーション不安定現象の周方向グループを用いた防止法の研究

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21360083
• 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: 川田 裕 大阪工業大学, 工学部, 教授 (70440930) ; 堀口 祐憲 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (60314837) ; 米澤 宏一 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00362640)
• キーワード: インデューサ / キャビテーション / 逆流渦 / ケーシングトリートメント / 溝 / グルーブ

研究概要

インデューサに生じるキャビテーション不安定現象を抑制するために,羽根車入口付近のケーシング壁面に周方向溝を設けることで翼端漏れ渦キャビティを溝の中に捕え,翼端漏れ渦キャビティと隣接翼の干渉を防止することによりキャビテーション不安定現象の抑制を試みた.まずは,数種の周方向溝に対してCFDによる流れ解析を実施し,その中で最適と思われる周方向溝に対して実験を実施した.その結果,適用した周方向溝により,翼端漏れ渦キャビティを捕えることができ,旋回キャビテーション,非対称キャビテーション,およびキャビテーションサージを完全に抑制することができたが,高周波数の圧力変動が発生した.動静翼干渉によって生じる回転圧力場に関する理論における静翼を逆流渦に置き換えることにより,高周波数の圧力変動の原因を検討した結果,本圧力変動は逆流渦と動翼の干渉によって生じたものであることが明らかになった.これまでに,数種のインデューサで,ある運転条件において高周波数のキャビテーション不安定現象が観察されている.それらが逆流渦と動翼の干渉によって生じている可能性が高く,本成果はキャビテーション不安定現象をよりよく理解するために非常に有益な成果である.一般的に,正の入射角を持つインデューサでは逆流渦が発生するが,高周波数の圧力変動は限られた条件でしか観察されていない.高周波数の圧力変動の原因を完全に理解するには,更なる研究が必要である.

研究成果

• [雑誌論文] Cause of Cavitation Instabilities in Three Dimensional Inducer (2009)
  • 著者名/発表者名: Kang, D., Yonezawa, K., Horiguchi, H., Kawata, Y., Tsujimoto, Y.
  • 雑誌名: International Journal of Fluid Machinery and Systems Vol.2 ページ: 206-214
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rotating Choke and Choked Surge in an Axial Pump Impeller (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, T., Sato, H., Henmi, Y., Horiguchi, H., Kawata, Y., Tsujimoto, Y.
  • 雑誌名: International Journal of Fluid Machinery and Systems Vol.2 ページ: 232-238
  • 査読あり
• [雑誌論文] 軸流ポンプ羽根車に生じる旋回チョークとチョークトサージ (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡邊俊文, 佐藤英吉, 逸見恭彦, 堀口祐憲, 川田裕, 辻本良信
  • 雑誌名: ターボ機械 37巻 ページ: 517-525
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large Eddy Simulation of the Dynamic Response of an Inducer to Flow Rate Fluctuations (2009)
  • 著者名/発表者名: Kang, D., Yonezawa, Y., Ueda, T., Yamanishi, N., Kato, C., Tsujimoto, Y.
  • 雑誌名: International Journal of Fluid Machinery and Systems Vol.2 ページ: 431-438
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inducer Design to Avoid Cavitation Instabilities (2009)
  • 著者名/発表者名: Kang, D., Watanabe, T., Yonezawa, K., Horiguchi, H., Kawata, Y., Tsujimoto, Y.
  • 雑誌名: International Journal of Fluid Machinery and Systems Vol.2 ページ: 439-448
  • 査読あり
• [雑誌論文] キャビテーション不安定現象を抑制するインデューサインペラ形状に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 姜東赫, 渡邊俊文, 米澤宏一, 堀口祐憲, 川田裕, 辻本良信
  • 雑誌名: ターボ機械 37巻 ページ: 749-762
  • 査読あり
• [学会発表] Large Eddy Simulation of the Dynamic Response of an Inducer to Flow Rate Fluctuations (2009)
  • 著者名/発表者名: Kang, D., Yonezawa, Y., Ueda, T., Yamanishi, N., Kato, C., Tsujimoto, Y.
  • 学会等名: 10th Asian International Conference on Fluid Machinery (AICFM10)
  • 発表場所: Berjaya Times Square Hotel & Convention Center (クアラルンプール、マレーシア)
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] Inducer Design to Avoid Cavitation Instabilities (2009)
  • 著者名/発表者名: Kang, D., Watanabe, T., Yonezawa, K., Horiguchi, H., Kawata, Y., Tsujimoto, Y.
  • 学会等名: 10th Asian International Conference on Fluid Machinery (AICFM10)
  • 発表場所: Berjaya Times Square Hotel & Convention Center (クアラルンプール、マレーシア)
  • 年月日: 2009-10-21
• [学会発表] Cause of Cavitation Instabilities in Three Dimensional Inducer (2009)
  • 著者名/発表者名: Kang, D., Yonezawa, K., Horiguchi, H., Kawata, Y., Tsujimoto, Y.
  • 学会等名: Seventh International Symposium on Cavitation (CAV2009)
  • 発表場所: ミシガン大学(アメリカ)
  • 年月日: 2009-08-17