高速高負荷遠心ポンプの効率向上と羽根車出口流れの粘性流動機構に関する研究

高速高负荷离心泵效率提升及叶轮出口流粘流机理研究

• 批准号: 01550150
• 负责人: 古川 明徳
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01550150/
• 关键词: 流体機械; 遠心ポンプ; 内部流れ; ポンプ性能; 流れ解析

羽根車出口での流れ状態を把握するには、羽根車内二次流れのために生じる羽根負圧面近傍での剥離域の挙動を明らかにしておく必要がある。そこでまずこの剥離域に設けた36点の取圧孔での静圧をスリップリングを介して計測した。この値と本研究者らの羽根車内流れ解析法による計算結果との比較から回転に伴うコリオリ力の影響とエネルギ-損失の存在を調査し、理論計算に用いた剥離域内の速度分布の妥当性と実際の剥離領域においても損失はほとんどないことが示された。ついで現有の供試羽根車をもとに羽根形状が異なる数種の羽根車を製作し、負圧面出口近傍における羽根角急変点の有無と性能変化の関係を流れ計測と三次元回転境界層の油膜法観察から調査した。その結果、出口においてたとえ羽根形状が同じであっても、負圧面出口近傍に羽根角急変点をもつ場合は剥離域の増大のため揚程の低下を与えること、一方羽根角急変点がない場合は剥離域は存在するもののその領域は狭く、主流部の有効流路断面積の増加により揚程の顕著な上昇となることがわかった。また羽根車内流れ解析法の検証のために、実験結果と理論計算結果とを比較したところ両者のよい一致を示した。以上のように羽根車出口での流れが理論計算によって再現されることを確認したうえで、ディフュ-ザ部の壁面摩擦及び羽根出口下流での羽根後流(負圧面近傍での剥離域)と主流の混合メカニズムを把握するために、羽根出口下流半径方向10断面における周方向と羽根高さ方向の流れ分布を回転全圧管を用いたフェイズ・ロック・サンプリング方式により実測した。この実験値と羽根車内境界層を考慮した非粘性流れ計算結果との比較から、両者がよい一致を示した。主流部と非粘性理論では現わせない後流部の混合の様子を明らかにした。今後は実験資料の充実と考察によってこの領域での粘性流動機構を解明し、効率向上をもたらす羽根車設計への指針を究明する予定である。

The flow state at the outlet of the feather root vehicle is controlled, and the secondary flow in the feather root vehicle is generated. The separation region near the negative pressure surface of the feather root is activated. The static pressure of the 36-point pressure tap is measured in the stripping zone. The results of the analytical method are compared with those of the theoretical calculation, and the validity of the velocity distribution in the stripping domain is investigated. There are several kinds of feather root vehicles under test, such as feather root shape, feather root angle sharp point near negative pressure surface outlet, and the relationship between performance change and flow measurement. As a result, the shape of the plume root is the same as that of the outlet, and the sharp point of the plume root angle near the outlet of the negative pressure surface is the same as that of the outlet of the negative pressure surface. In case of the sharp point of the plume root angle, the stripping region is increased. In case of the sharp point of the plume root angle, the stripping region is increased. In case of the sharp point of the plume root angle, the head of the main flow path is increased. In case of the sharp point of the plume root angle, the stripping region is increased. The results of theoretical calculation are consistent with those of analytical method. The flow at the outlet of the feather root vehicle is calculated theoretically, and the wall friction at the outlet of the feather root vehicle and the downstream flow at the outlet of the feather root vehicle are confirmed.(Separation region near negative pressure surface) Main flow mixing and flow distribution control, plume outlet downstream radius direction 10 cross section, circumferential direction, plume height direction flow distribution, return full pressure pipe, use middle pressure pipe, flow distribution method, measurement. The results of calculation of the boundary layer inside the vehicle are consistent with those of the calculation of the boundary layer inside the vehicle. The main flow part and the non-viscous theory appear to be mixed with each other. In the future, the viscous flow mechanism in this field will be fully investigated, and the efficiency will be improved.

项目成果

A.Furukawa,C-C.Cheng,Y.Takamatsu: "Studies on Estimating the Performance of Impellers with Cut-Down of the Blode Edge of the Centrifugal Pump by the Surface Singularity Method" JSME International Journal. 33. (1990)

A.Furukawa，C-C.Cheng，Y.Takamatsu：“通过表面奇点法截断离心泵叶片边缘来估计叶轮性能的研究”JSME 国际期刊。

古川明徳,池田裕,高原久定,高松康生: "遠心ポンプ羽根車の出口流れと性能に関する研究" 九州大学工学集報. 63. (1990)

Akinori Furukawa，Yutaka Ikeda，Hisada Takahara，Yasuo Takamatsu：“离心泵叶轮出口流量和性能的研究”九州大学工程通报63。（1990）。