軸対称外向き旋回流れの安定限界と非軸対称攪乱の成長

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軸対称外向き旋回流れとして、遠心ファン出口の平行壁羽根無しディフューザを取り上げた。流路幅はインペラの出口幅と等しい18mmであり、入口半径は125.5mmである。インペラ回転数を一定として、流量を変化させた場合の非定常不安定流れの様子を調べた。内外径比が2.0のディフューザでは、周方向から測定した入口平均流れ角が15ﾟよりも小さくなると、ディフューザ1周中に2度の圧力変動が生じ、これがインペラ回転数より低速で旋回していることが観測された。これはセル数が2の旋回失速を起こしているためである。さらに流れ角の小さな条件では、セル数が3の旋回失速が発生することが確認された。それぞれのセルの旋回周期は流れ角を変化させても大きな変化はなかった。内外径比が4.78の出口径が大きなディフューザでは、流れ角が25ﾟよりも小さな領域でセル数2の旋回失速が発生した。この時の流れの様子を熱線流速計により非定常計測した結果、インペラ出口の両端2ヶ所から噴出した流れが、インペラ出口の噴出部から90ﾟずれた2ヶ所から吸い込まれ、インペラの周りにディフューザ内に中心を持ち交互に循環の向きの異なる4つの渦が生じており、軸対称旋回流れと重なって旋回していることが分かった。さらに流れ角が10ﾟよりも小さくなるとセル数1の旋回失速が表れ、セル数2の旋回失速と重なり、6ﾟ以下ではセル数1のみとなった。セル数1の場合はインペラ出口の1ケ所から噴出した流れがインペラ出口の反対側に吸い込まれ、インペラをはさんで両側にディフューザ外側に中心を持つ一対の逆向きの渦が生じ、軸対称流と重なっていた。両セル数共に半径速度が小さくつまり流れ角が小さくなるほどセルの旋回周期は短くなった。また、両セルは混在する領域でも周期に対する互いの影響はほとんど見られずそれぞれ独立して旋回することなどを明らかにした。