キャビテーション不安定現象を防止するインデューサ設計法に関する研究

従来インデューサのキャビテーション不安定現象の防止に対して、翼端隙間を増加させたりケーシング直径を入口部で増加させる方策が経験的に用いられている。どちらの方策でも翼端渦キャビテーションと逆流渦キャビテーションの体積が増加する。これより、これらのキャビテーションはキャビテーション不安定現象を防止する効果を持つと考えられる。そこで、それぞれの動特性を実験で明らかにすることで不安定キャビテーションの防止機構を解明し、インデューサの新設計法を提案することを目的として本研究を進めている。本年度は、実験装置の整備に取り組んだ。キャビテーションタンネルの流量変動装置のシリンダ等に生じた不具合の修整、電磁流量計の絶縁ならびにレーザードップラー流速計の更新を行い、実験を開始できる状態にまで実験装置を整備することができた。また、インデューサ上下流を結びつける伝達マトリックスに影響を与えるキャビテーションタンネルの各要素の特性を評価するための解析モデルを構築した。解析モデルは1次元のシンプルなモデルであるが、本モデルによる計算結果から、インデューサ上流側のレジスタンス、イナータンスを変更することにより伝達マトリックスの算出に必要な2種の実験条件を作り出すことが可能であることが示された。本解析モデルでは多くの仮定が用いられているため、実験との対比からモデルの妥当性を検証する予定である。本モデルの妥当性が明らかになれば、本モデルは伝達マトリックス計測のための試験設備の設計に役立つため、高性能ターボ機械の開発において有益なものとなる。

従来インデューサのキャビテーション不安定現象の防止に対して、翼端隙間を増加させたりケーシング直径を入口部で増加させる方策が経験的に用いられている。どちらの方策でも翼端渦キャビテーションと逆流渦キャビテーションの体積が増加する。これより、これらのキャビテーションはキャビテーション不安定現象を防止する効果を持つと考えられる。そこで、それぞれの動特性を実験で明らかにすることで不安定キャビテーションの防止機構を解明し、インデューサの新設計法を提案することを目的として本研究を進めている。本年度は、実験装置の整備に取り組んだ。キャビテーションタンネルの流量変動装置のシリンダ等に生じた不具合の修整、電磁流量計の絶縁ならびにレーザードップラー流速計の更新を行い、実験を開始できる状態にまで実験装置を整備することができた。また、インデューサ上下流を結びつける伝達マトリックスに影響を与えるキャビテーションタンネルの各要素の特性を評価するための解析モデルを構築した。解析モデルは1次元のシンプルなモデルであるが、本モデルによる計算結果から、インデューサ上流側のレジスタンス、イナータンスを変更することにより伝達マトリックスの算出に必要な2種の実験条件を作り出すことが可能であることが示された。本解析モデルでは多くの仮定が用いられているため、実験との対比からモデルの妥当性を検証する予定である。本モデルの妥当性が明らかになれば、本モデルは伝達マトリックス計測のための試験設備の設計に役立つため、高性能ターボ機械の開発において有益なものとなる。