二重反転形軸流ポンプの最適設計に関する研究

軸流ポンプのコンパクト化,高比速度化への要求に対し二重反転形軸流ポンプを考案し,実験的に性能上の優位性を明らかにした.しかし,二重反転形の高性能設計には後段翼車からの旋回流れや前段翼車からの後流,さらには翼列間圧力干渉を考慮する必要がある.そこで,本年度はLDVによる翼間流れ場計測を行い,前後段翼列間の内部流れを調査した.また,昨年度に続いて後段翼車高性能設計指針の探求を目的に数値解析を行った.本年度得られた知見は以下の通りである.1.LDVによる二重反転形軸流ポンプの翼間流れ場計測を行い,その結果ケーシング壁面近傍での流れ場は翼端漏れ渦および前段翼車からの後流の影響で大きく変動し,逆流域も確認され,翼先端での性能に大きく影響することが明らかとなった.また,前段翼車からの後流の影響は後段翼車前縁近傍まで及び,後段翼車の翼による閉塞の影響で前後段翼間流れ場も変動することが分かり,翼の閉塞による翼間での混合損失の低減には後段翼車の翼負荷を軽減することが重要であることが明らかとなった.2.低流量での翼間流れ場の計測結果より,低流量域特有の3次元流れの影響で前段および後段翼車上流Tip側に逆流域が確認され,前段での逆流域は後段よりも大きいことが明らかとなった.また,前段翼車下流hub側にも逆流域が見られ,後段翼車hub側での翼間流れ場より,後段翼車設計パラメータの違いが流れ場に及ぼす影響が示され,内部流れと性能曲線との関係が明らかとなった.3.前後段翼負荷を同じとした既存の設計手法では,後段翼車において先にキャビテーションが発生する.そこで,更なる性能改善を目的に,二重反転形軸流ポンプの新型設計手法に基づく数値流れ解析を行い,後段翼車負荷軽減によるキャビテーション性能の向上と高効率化を数値解析結果より確認した.

軸流ポンプのコンパクト化,高比速度化への要求に対し二重反転形軸流ポンプを考案し,実験的に性能上の優位性を明らかにした.しかし,二重反転形の高性能設計には後段翼車からの旋回流れや前段翼車からの後流,さらには翼列間圧力干渉を考慮する必要がある.そこで,本年度はLDVによる翼間流れ場計測を行い,前後段翼列間の内部流れを調査した.また,昨年度に続いて後段翼車高性能設計指針の探求を目的に数値解析を行った.本年度得られた知見は以下の通りである.1.LDVによる二重反転形軸流ポンプの翼間流れ場計測を行い,その結果ケーシング壁面近傍での流れ場は翼端漏れ渦および前段翼車からの後流の影響で大きく変動し,逆流域も確認され,翼先端での性能に大きく影響することが明らかとなった.また,前段翼車からの後流の影響は後段翼車前縁近傍まで及び,後段翼車の翼による閉塞の影響で前後段翼間流れ場も変動することが分かり,翼の閉塞による翼間での混合損失の低減には後段翼車の翼負荷を軽減することが重要であることが明らかとなった.2.低流量での翼間流れ場の計測結果より,低流量域特有の3次元流れの影響で前段および後段翼車上流Tip側に逆流域が確認され,前段での逆流域は後段よりも大きいことが明らかとなった.また,前段翼車下流hub側にも逆流域が見られ,後段翼車hub側での翼間流れ場より,後段翼車設計パラメータの違いが流れ場に及ぼす影響が示され,内部流れと性能曲線との関係が明らかとなった.3.前後段翼負荷を同じとした既存の設計手法では,後段翼車において先にキャビテーションが発生する.そこで,更なる性能改善を目的に,二重反転形軸流ポンプの新型設計手法に基づく数値流れ解析を行い,後段翼車負荷軽減によるキャビテーション性能の向上と高効率化を数値解析結果より確認した.