Active Control of Rotating Stall by use of Swirl Breaker

利用旋流断路器主动控制旋转失速

• 批准号: 06555054
• 负责人: KUROKAWA Junichi
• 金额: $ 6.78万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 1996
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06555054/
• 关键词: Swirl breaker; Diffuser; Rotating stall; Fluid machinery; Internal flow; Unsteady phenomena; 非定常現象; 安定性; 軸対称流れ; 流れ角; 平行壁ディフューザ; 羽根車

Rotating stall in a vaneless or a vaned diffuser not only makes the stably operating range of pumps, fans and compressors very narrow, but also gives severe damages to bearings, and thus many studies have been performed so far and the method has long been pursued to suppress this unstable phenomena. However, most of the methods so far proposed need complicated mechanisms, and thus reduce overall efficiency of a turbomachine. It is still strongly required to find a simple method of suppressing a rotating stall.In order to passively control and suppress a rotating stall in a vaneless diffuser and in a vaned diffuser, a new device by use of radial shallow grooves is proposed and its effect is studied experimentally and theoretically. The results show that the radial grooves of 3 mm depth suppress a rotating stall completely in a vaneless and a vaned diffusers over almost all flow range. The radial grooves of only 1 mm depth on both sidewalls can also suppress a rotating stall.Theoretical considerations have revealed that these tremendous effects of radial grooves are caused by two mechanisms ; one is a remarkable decrease of tangential velocity due to the mixing between the main flow and the groove flow, and the other is a remarkable increase of radial velocity due to the reverse flow in the grooves.

无叶扩压器或有叶扩压器中的旋转失速不仅使泵、风扇和压缩机的稳定工作范围非常狭窄，而且会对轴承造成严重损害，因此迄今为止已经进行了许多研究，并且长期以来一直在寻求抑制这种不稳定现象的方法。然而，迄今为止提出的大多数方法需要复杂的机构，从而降低了机器人的整体效率。为了被动地控制和抑制无叶扩压器和有叶扩压器中的旋转失速，本文提出了一种新的径向浅槽装置，并对其效果进行了实验和理论研究。结果表明，在无叶扩压器和有叶扩压器中，3mm深的径向槽在几乎所有流量范围内都能完全抑制旋转失速。两侧壁上仅1 mm深的径向槽也能抑制旋转失速，理论分析表明，径向槽的这些巨大作用是由两种机制引起的：一是由于主流与槽流的混合而使切向速度显著降低，二是由于槽内的反向流动而使径向速度显著增加。

项目成果

山下・黒川・松井・北洞: "平行壁羽根なしディフューザの旋回失速の特異な挙動" 日本機械学会第74期通常総会講演論文集Vol. 3. 97-1. 308-309 (1997)

Yamashita、Kurokawa、Matsui、Kitano：“没有平行壁叶片的扩散器中旋转失速的特殊行为”日本机械工程师学会第 74 届普通大会记录第 3 卷 97-1（1997 年）。

J., Matsui, J., Kurokawa, T., Kitahora and M., Miyabe: "Passive Contral of Rotating Stall in Parallel-Walled Vaneless Diffuser by Use of Swirl Breaker" Proc.of JSME Sympo. (in Japanese). No.96-9. 91-92 (1996)

J.、Matsui, J.、Kurokawa, T.、Kitahora 和 M., Miyabe：“使用旋流断路器对平行壁无叶片扩压器中的旋转失速进行被动控制”Proc.of JSME Sympo。

松井・黒川・北洞・宮部: "スワールブレ-カによる羽根なしディフューザの旋回失速の制御" 日本機械学会流体工学部門講演論文集. 96-9. 91-92 (1996)

Matsui、Kurokawa、Kitano 和 Miyabe：“使用旋流断路器控制无叶扩压器的旋流失速”，日本机械工程师学会会议录，流体工程分会 96-9（1996 年）。

J., Matsui, J., Kurokawa, M., Mino, E., Hiroki and T., Kitahora: "Rotaing Stall in Vaneless Diffuser of Large Radius Ratio" Trans. JSME (B) (in Japanese). Vol.61, No.591. 3842-3847 (1995)

J.、Matsui, J.、Kurokawa, M.、Mino, E.、Hiroki 和 T., Kitahora：“大半径比无叶片扩压器中的旋转失速”Trans。

松井・黒川・北洞・目黒: "旋回失速発生時の羽根無しディフューザ内流れ" 日本機械学会第74期全国大会講演論文集Vol. 3. 96-15. 55-56 (1996)

松井、黑川、北多、目黑：“发生旋转失速时无叶片扩压器中的流动”第 74 届日本机械工程师学会全国会议论文集，第 3 卷 55-56（1996 年）。