衝撃波の非定常特性と圧縮機の失速限界

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ターボ圧縮機の圧力比が単段で4を超えると,羽根車への相対流入流れあるいはディフューザへの流入流れが超音速となる。したがって,衝撃波の発生は避けられない。本研究では,全圧比7の遷音速遠心圧縮機の羽根車出入口および小弦節比円形翼列ディフューザ翼間に加えて圧縮機の出入口の計11点における圧力変動を高周波数応答性圧力センサを用いて計測した。失速やサージングの低周波数情報に加えて,翼通過周波数さらに衝撃波の移動などの高周波領域の非定常情報を的確に把握するとともに,衝撃波の空間構造およびその非定常性,ならびにディフューザ失速あるいはサージングとの関係を明らかにし,失速・サージングの抑制法や小弦節比円形翼列ディフューザ設計の基礎資料を提供しようとするものである。得られた主な知見は以下の通りである。(1)サージングは失速と非失速状態を繰り返す。(2)非失速状態における羽根車の出入口圧力比ならびに出口圧力変動は,定常特性のそれらとよく一致しており,プレナムタンク圧力は非定常特性の基準圧力として適当でない。(3)失速区間でも円形翼列と羽根車との翼列干渉は強く,羽根車出口において翼通過周期の大振幅圧力変動がある。(4)サージ突入の判断には翼列前方羽根なし部での低周波数変動強さが有効である。(5)失速区間の直前にはインヂュ-サ旋回失速、次いで全周失速が生じる。(6)パソコンをベースとする10点(圧力9点とギャップセンサ1点)同時計測可能な高速多チャンネルデータ集録システムを構築した。