高効率・低騒音混合を達成する花びら形ノズルをもつ円形噴流の基礎研究

花瓣形喷嘴圆形射流实现高效率、低噪音混合的基础研究

• 批准号: 62460092
• 负责人: 荒川 忠一
• 金额: $ 3.97万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• 财政年份: 1987
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1987 至 1988
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-62460092/
• 关键词: 乱流計算; 応力方程式モデル; 低レイノルズ数モデル; 混合器; 円形噴流; ローブミキサー; ファンジェットエンジン; 乱流; ノズル; 噴流; 花びら形ノズル; 熱線風速計; 数値計算; 低レイノズル数モデル

花びら形ノズルの代表例として、ターボファンエンジンのローブミキサーの流れを、低レイノルズ数型の応力輸送方程式による高次精度の乱流数値計算法で解析し、実験によってその信頼性を確かめた。一般座標系の計算に適している応力輸送方程式の低レイノルズ数型モデルを構築するために、2次元チャンネル流れを用いて新しいモデルを提案し、汎用性をもった係数を決定した。つまり、圧力・歪相関による再配分項についてはLRR(Launder-Reece-Rodi)モデルの係数を、応力の剪断成分に着目して、それが実験結果と一致するように調整した。壁面近傍の非等方性流れを表現するために、壁面近接効果項の新しいモデルを提案した。さらに、散逸量εの輸送方程式についても、壁面近傍の低レイノルズ数効果を表現できるように、定数を乱流量の無次元数を用いて関数化した。以上のモデルにより、レイノルズ数12000、60000の二次元チャンネル流れいずれにおいても実験データと一致する解を得ることができた。ローブミキサーの流れを上述の乱流モデルで計算した。計算領域を、コア、バイパス、ミキシングの三領域に分割し、上流側から順に計算を行い、各々の境界面で解を接続するという手法を取った。上流、半径方向外側に位置するバイパス領域では、コア領域との隔壁の形状が花びらのように大きく変化するにつれて、その表面にそって半径内側方向への流れが発生する。ミキシング領域ではこれらの二次流れが主流方向に軸を有する強い縦渦を誘引し、混合過程を促進する。以上の壁面付近の強い二次流れと、旋回流といった乱れの非等方性を有する流れを本研究の応力方程式モデルで計算し、平行して行われた実験と定性的に一致する結果を得ることができた。

Representative examples of flower-shaped ノズルのとして, ターボファンエンジンのローブミキサーの流れを, low レイノルズ number The type of force transmission equation is a high-precision turbulent flow numerical value calculation method and an analysis method, and a reliable and accurate calculation method is used. General Coordinate System Calculation Suitable Force Transmission Equation Low Calculation Type Modular Construction System , 2-dimensional チャンネル flow れを use いて新しいモデルを proposal し, universal をもった coefficient をdetermination した.つまり, pressure and distortion related によるRedistribution sub-item についてはLRR (Launder-Reece-Rod i) The モデルの coefficient を, the force の shear component に 目して, and the それが実験 result と consistency するように した. The non-isotropic flow expression of wall proximity is a new one, and the wall proximity effect item is a new proposal.さらに, the transport equation of the dissipation ε, についても, the low レイノルズ number effect near the wall, the expression できるように, the fixed number, the random flow rate, the non-dimensional number, the いて OFF number, the した. The above numbers are のモデルにより, レイノルズ number 12000, 60000の二元チャンネル流れいずれにおいても実験データと unanimous するsolved ることができた.ローブミキサーの流れをThe above-mentioned turbulent flow モデルでcalculationした. The three areas of calculation: を, コア, バイパス, and ミキシングののare divided, and the upper side is Calculation and execution of calculations along the way, interpretation of each environment interface, and the use of methods to solve the problem. Upstream, radial direction outer position, するバイパス区では, コア区, との next door, shape が花びらのように大きく変化するにつれて、そのsurfaceにそってradius inner direction への流れが発生する. The main direction of the secondary flow in the ミキシング field is the axis of the main flow, and the strong vortex is induced and the mixing process is promoted. The above wall surface is close to the strong secondary flow, the gyrating flow and the non-isosquare nature of the flow, and the reason of this study is The force equation is calculated, the parallel line is drawn, and the qualitative consistent result is obtained.

项目成果

山本誠: 東大機械工学研究報告. 24. 85-88 (1989)

山本诚：东京大学机械工程研究报告。24. 85-88 (1989)

山本誠: 日本機械学会論文集 投稿中.

Makoto Yamamoto：目前正在向日本机械工程师学会论文集提交。