ターボ機械のキャビテーション抑制法の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350090
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 黒川 淳一 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (40017976)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 崔 永都 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助手 (90361865) ; 松井 純 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (40251756)
• Keywords: ターボ機械 / キャビテーション抑制法 / 遠心ポンプ / J-Groove / クローズド形式羽根車 / キャビテーション数 / 吸込比速度

Research Abstract

キャビテーションを簡便に抑制できる技術が開発されれば、夢のターボ機械が実現される。しかし、装置の複雑化や損壊などの問題があり、キャビテーション自体の発生を抑制する簡便な方法の開発が求められている。本研究により、昨年度はセミオープン形式羽根車の遠心ポンプにおいて、J-Grooveを用いることで、インペラ内で発生するキャビテーションの抑制に成功している。本年度は更にそれをクローズド形式羽根車の遠心ポンプに適用できるターボ機械のキャビテーション抑制法を開発することを目的とした。
本研究では、横軸単段の遠心ポンプを用いて実験を行った。運転条件はポンプを含む閉管路中に設けたタンク内の圧力を、真空ポンプにより下げる事で有効吸込みヘッドNPSHを調整し、バルブを絞る事で流量を調整した。J-Grooveは吸込み口を従来のものよりも広げたクローズド形式羽根車において、羽根車内に挿入されたライナリングの内側壁面に設け、通常のものと比較を行った。比較に際しては、キャビテーション数による揚程Hの低下によりその効果を評価した。
研究の結果、クローズド羽根車の入口をセミオープン化しJ-grooveを設けたことで最高効率が4%程度低下したが、キャビテーション性能が飛躍的に向上することを確認した。すなわち、大流量側では吸込比速度が1.1〜1.2倍に対し、低流量側では吸込比速度が1.6〜1.7倍に達し、キャビテーション抑制効果が大きいことがわかった。J-grooveの形状を最適化すること、及び吸込み口を従来のものよりも広げたクローズド形式羽根車を用い、チップクリアランスを変えることによりポンプ性能の更なる向上が期待できる。

Research Products

• [Publications] Hiroshi IMAMURA: "Suppression of Cavitating Flow in Inducer by J-Groove"Proc.of the Fifth International Symposium on Cavitation (CAV2003), Osaka, Japan, November 1-4,2003. (CD-ROM). Cav03-4-006 (2003)