2023 年度研究成果報告書

プラズマアクチュエータを用いたタービン静翼・動翼の二次流れの能動制御

研究課題

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研究課題/領域番号	21K03868
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分19010:流体工学関連
研究機関	国立研究開発法人産業技術総合研究所
研究代表者	松沼孝幸国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (40358031)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	空気力学 / プラズマアクチュエータ / ターボ機械 / タービン翼列 / 二次流れ / 流路渦 / 翼先端漏れ渦 / 能動流体制御
研究成果の概要	誘電体バリア放電プラズマアクチュエータ（PA）による能動流体制御を用いて，タービン翼列の内部で発生する二次流れ（流路渦と翼先端漏れ渦）を抑制する研究に取り組んだ。粒子画像流速測定法（PIV）を用いて直線タービン翼列出口の速度場を計測して，翼列の壁面上流に取り付けたPAの駆動による流路渦の抑制効果を調べた。さらに，翼先端隙間がある場合に，翼列先端側の壁面に埋め込んだPAの駆動による翼先端漏れ渦の抑制効果も調べた。流路渦と翼先端漏れ渦の２つが存在する流れ場においては，PAを駆動して，どちらか片方の渦のみを抑制すると，もう一方の渦が増大してしまう現象を明らかにした。
自由記述の分野	流体工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	プラズマアクチュエータ（PA）の駆動によりタービン翼列内部の流路渦や翼先端漏れ渦を抑制する風洞実験から，PA設置位置・レイノルズ数（主流速度）・入力電圧・駆動波形（連続駆動とバースト駆動）・設置形状などの各種パラメータの影響を明らかにし，英文ジャーナル５報で発表した。さらに，１つの駆動電源で流路渦と翼先端漏れ渦の両方を同時に抑制できる複合型PAを開発し，特許１件を出願した。これらの研究成果を通して，PAをターボ機械へ応用する研究の発展に貢献した。