| 研究課題/領域番号 |
26420145
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| 研究機関 | 徳島文理大学 |
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研究代表者 |
武石 賢一郎 徳島文理大学, 理工学部, 教授 (70379113)
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| 研究分担者 |
小宮山 正治 岐阜大学, 工学部, 教授 (40178372)
小田 豊 関西大学, システム理工学部, 准教授 (50403150)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | フィルム冷却 / 熱物質伝達 / 乱流混合 / 数値伝熱解析 / LES / PSP / LIF / PIV |
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| 研究実績の概要 |
低速伝熱風洞を用いて、その底辺にフィルム冷却模型２種（円孔、シェイプト孔）を装着して実験を実施した。フィルム冷却空気と主流の定常・非定常の３次元混合場および壁面のフィルム冷却効率に関する詳細な測定を行った。申請者等が開発したLIFおよびPIVを用い，主流とフィルム冷却空気の３次元混合場における瞬時の速度・アセトン濃度（温度に相当）分布を同時計測するとともに，光学系を流れ方向にトラバースすることで時間平均値の三次元場を定量的に測定した。また、測定壁面上の空間における３次元速度分布、アセトン濃度分布を測定する同時刻に壁面上におけるフィルム冷却効率をPSPで定量的に測定した。
主流の一部を、フィルム冷却孔内でフィルム冷却空気と混ぜて少ないフィルム冷却空気量においてもフィルム孔から吹き出すフィルム冷却空気の体積流量を増加させ高いフィルム冷却効率を達成する深掘りシェイプトフィルム孔のフィルム冷却効率を測定し、従来のフィルム冷却孔よりも約100%高い事を確認した。フィルム冷却空気のフィルム冷却孔下流近傍のアセトン濃度の測定から、主流の一部がフィルム孔キャビティー内で混合する事によって高い効率を達成していることを明らかにした。３Dプリンターによるタービン翼冷却構造の製作が進めば、更に高いフィルム冷却効率を有する形状の可能性を明らかにした。
数値解析では申請者等が開発したLarge Eddy Simulationに基づく解析を実施した。低マッハ数近似による解析ルーチンを導入し，主流とは密度が異なる冷却空気を用いたフィルム冷却の数値シミュレーションの解析精度向上を図った。
風洞実験で測定されたデータは、フィルム冷却孔形状、主流入り口条件などのデータと共に、数値解析の検証用データーベースとして寄与するため公開データとして整備した。
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