ガスタービンコンプレッサー流動・エアロゾル・凝縮・付着マルチフィジックスの探求

燃气轮机压缩机流动、气溶胶、冷凝和沉积多物理场探索

• 批准号: 21H01241
• 负责人: 山本 悟
• 金额: $ 6.99万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01241/
• 关键词: 数値流体力学; ガスタービン; 数理モデル; 圧縮機; 凝縮モデル; 付着モデル

エアロゾルなどの微小粒子を核にした高湿度空気の凝縮により生成される凝縮液滴を支配する数理モデルと凝縮液滴が翼に付着する際の付着量を推定する付着モデルを組み合せたハイブリット数理モデルを用いて、産業用実機ガスタービン(ＧＴＣ)の圧縮機の三次元静動翼列流れをパラメトリックに数値解析した。並行して、航空用ＧＴＣを想定した同様の数値解析も実施した。具体的には、まず電力負荷変動に対応するため実施されている部分負荷条件での発電用GTC遷音速圧縮機の入口案内翼+1.5段の多段静動翼列の湿り空気流れを数値解析して、部分負荷運転が性能に与える影響について検証した。その研究成果は、2022年6月にロッテルダムで開催されたASME Turbo Expoで発表した。さらに、その湿り空気が遷音速圧縮機の静動翼列翼表面へのエアロゾル付着に与える影響を上記の数理モデルにより推測した。その結果、凝縮により半径が増大したエアロゾルを核とする凝縮液滴がその付着に深く関わっていることを明らかにした。本研究の成果は、日本ガスタービン学会定期講演会で発表した。一方、航空用ＧＴＣの遷音速圧縮機を模擬したNASA Stage 37を対象にして、最近注目されている境界層流入型(BLI)エンジンにおける非一様流入条件を仮定した湿り空気流れを数値解析して、 非一様流入が湿り空気流れに与える影響を検証した。その結果、湿り度が増加するにつれて、翼列周方向に局所的な剥離渦が形成されることが明らかになった。これは、BLIエンジンにおいて、湿り空気がその不安定性を助長する恐れを示していることを示唆している。本研究の成果は、日本ガスタービン学会定期講演会で発表した。

A mathematical analysis of the three-dimensional static wing train flow of a compression machine for industrial applications (GTC). Parallel, aerospace GTC design and numerical analysis Specific power load variation and performance analysis of wet air flow in the inlet case inner wing +1.5 segment of GTC transonic compressor under partial load conditions. The results of this research were announced at the ASME Turbo Expo in June 2022. The influence of air humidity on the surface of static and dynamic wing arrays of transonic compressors is estimated mathematically. As a result, the condensation radius increases, and the condensation droplet increases. The results of this study were presented at the regular lecture of the Japanese Academy of Sciences. On the other hand, the simulation of the transonic compressor of the GTC for aviation uses NASA Stage 37 as a target, and the recent attention paid to the boundary layer inflow (BLI) model. The non-uniform inflow conditions are determined, and the wet air flow is analyzed numerically. The effects of the non-uniform inflow on the wet air flow are demonstrated. As a result, moisture increases, and stripping vortices are formed in the circumferential direction of the wing. This is the first time that a person's body has been damaged. The results of this study were presented at the regular lecture of the Japanese Academy of Sciences.

项目成果

部分負荷運転時の発電用ガスタービン圧縮機を通る湿り空気流れの全周解析

部分负荷运行时通过燃气轮机压缩机发电的潮湿气流的全周分析

• 发表时间: 2022
• 期刊: 第50回日本ガスタービン学会定期講演会論文集
• 作者: 徳山好紀;萩田泰晴;宮澤弘法;古澤卓;山本悟
• 通讯作者: 山本悟

電力負荷変動対応時の実機ガスタービンコンプレッサー内部非定常流動解析

实际燃气轮机压缩机响应电力负载波动时的非定常流动分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 萩田 泰晴;徳山好紀;宮澤弘法;古澤卓;山本悟;梅沢修一;米澤宏一 ;鈴木武志;大森修一
• 通讯作者: 大森修一

The Effect of Partial-Load Operation on a Gas Turbine Compressor of an Advanced Combined Cycle Power Plant

部分负荷运行对先进联合循环电厂燃气轮机压缩机的影响

• DOI: 10.1115/gt2022-80251
• 发表时间: 2022
• 期刊: ASME 2022 Turbo Expo
• 作者: Hagita Yasuharu;Miyazawa Hironori;Furusawa Takashi;Yamamoto Satoru;Yonezawa Koichi;Umezawa Shuichi;Ohmori Shuichi;Suzuki Takeshi
• 通讯作者: Suzuki Takeshi

非一様流入条件下で作動する軸流圧縮機静動翼列全周の非定常流動シミュレーション

非均匀流入条件下轴流压缩机静叶列全周非定常流动仿真

• 发表时间: 2022
• 期刊: 日本機械学会第100期流体工学部門講演会予稿集
• 作者: JUNG SEUNGYEON;高畠大夢;宮澤弘法;古澤卓;山本悟
• 通讯作者: 山本悟

産業用ガスタービン圧縮機静動翼列における不安定流動の非定常全周シミュレーション

工业燃气轮机压缩机静转子叶排不稳定流动的非定常全循环模拟

• 发表时间: 2022
• 期刊: 第36回数値流体力学シンポジウム予稿集
• 作者: 宮澤弘法;萩田泰晴;古澤卓;山本悟
• 通讯作者: 山本悟