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Elucidation of the Relationship between Cavitation Dynamic Characteristics and Flow toward the Realization of an Innovative Fluid Transport System

阐明空化动态特性与流动之间的关系，以实现创新的流体传输系统

基本信息

批准号：
22K03905
负责人：
堀口祐憲
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03905/
关键词：
キャビテーション動特性単独翼インデューサターボ機械

项目摘要

流体輸送システムでは、その中核を担うターボポンプやハイドロタービンで生じたキャビテーションにより、キャビテーションサージと呼ばれる激しい流量変動が生じる場合がある。この発生には、圧力変動や流量変動に対するキャビティ体積の変化率、すなわちキャビテーションの動特性が強く影響する。このため、キャビテーションの動特性の解明と理解が、信頼性の高い流体輸送システムの実現のために必要とされている。そこで、本研究では、キャビテーションの動特性を体系的に理解することを大目標に定め、例としてロケット用ターボポンプインデューサを取り上げ、（１）ターボ機械の適用範囲の拡大を目指した、幅広い流量範囲における動特性の系統的解明、（２）動特性の設計への活用に向けた、動特性と流れの関係の解明、及び（３）流体輸送システムの安定性判別法の確立のための、キャビテーションサージの発生条件式の検証に取り組んでいる。２０２２年度の研究では、単独翼に生じる翼端漏れ渦キャビティを詳細に観察し、流量変動を模擬した迎え角変動の周波数の増加に伴って、キャビティの変動の位相遅れが90度に漸近することを明らかにした。他方、キャビティが無い場合の翼端流れ場のPIVによる観察から、翼端漏れ流れが迎え角の変動に対して位相遅れ無く応答することがわかった。これらの結果から、翼端漏れ渦キャビテーションの応答性は、キャビティに大きく影響を受けていることが明らかになった。また、キャビテーション不安定現象が発生するストレートケーシングと発生しない周方向溝付きケーシングの動特性を、キャビテーションサージの発生条件として提案された式に代入して流れ場の安定性を調べると、周方向溝付きケーシングの場合に安定性が向上していることを確認できた。これより、キャビテーションサージの発生条件式により、定性的に流れ場の安定性を把握し得ることが明らかになった。

Fluid transfer systemーションにより、キャビテーションサージとHUばれるexcitedしい流剉动が生じるoccasionがある.この発生には、pressure force change やflow change move に対するキャビティ Volume のThe change rate and the dynamic characteristics of the すなわちキャビテーションの strongly influence the する.このため、キャビテーションのdynamic characteristicsの明とUnderstandingが、信頼The sex is high and the fluid transport is necessary.そこで、This study is about understanding the dynamic characteristics of the system and setting the big goals and examples. Use ターボポンプインデューサを to take the upper part, (1) ターボMechanical の applicable range 囲の拡 large を mesh finger した, width 広い flow range 囲おExplanation of the system of dynamic characteristics, (2) Design and utilization of dynamic characteristics, Explanation of the relationship between dynamic characteristics and flow, and (3) Fluid The established conditional formula of the stability judgment method of conveying the システムののための, the キャビテーションサージの発生 conditional expression の検证に取り组んでいる. Research on the 2022 fiscal year, detailed inspection of single-wing airfoil tip leakage, and detailed inspection of flow rate changes are welcomed.え角変动のCycle number のincrease and に companion って, キャビティの変动のphase ぅれが90 degrees に asymptotic することを明らかにした. Other side, キャビティが无いoccasionの Wingside flow field のPIVによる観看から, Wingside The flow of water leaks and flows into the corner of the room.これらのRESULTから、wing tip leakageれvortexキャビテーションの応Answerabilityは、 Influenced by キャビティに大きく and influenced by けていることが明らかになった.また、キャビテーションinstability phenomenonが発生するストレートケーシングと発生しない circumferential groove pay きケーシングのdynamic characteristics を、キャビテーションサージの発生conditionsとしてproposalされたstyleに substitutesして流れ场の stability を动べると、week The direction of the groove pays the stability of the situation and the stability of the direction.これより、キャビテーションサージの発生conditional expressionにより、definite The flow of sex, the stability of the field, the stability of the field, the grasp of it, the clearness of it.