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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。

The fluid transportation system is composed of the following components: fluid transportation system, fluid transportation system, fluid transportation system The dynamic characteristics of the flow rate, pressure change and flow rate are strongly affected. The understanding of dynamic characteristics of fluid transport systems and the realization of high reliability fluid transport systems are essential. This study focuses on the understanding of the dynamic characteristics of the system,(1) the application range of the machinery,(2) the application of the dynamic characteristics,(3) the relationship between the dynamic characteristics and the flow,(4) the design and application of the dynamic characteristics,(5) the design and application of the dynamic characteristics, and (6) the analysis of the dynamic characteristics and the flow. and (3) the establishment of stability criteria for fluid transport systems, the identification of conditions for the development of fluid transport systems, and the identification of conditions for the development of fluid transport systems. In the 2022 study, the wing tip leakage was observed in detail, and the flow rate was changed to increase the number of cycles due to the change of angle. The wing tip flow field in the other direction, the wing tip leakage flow field in the other direction, and the wing tip leakage flow field in the other direction. The result of this is that the wing end leaks and the wing end leaks. The response of the wing end leaks and the wing end leaks. The dynamic characteristics of flow field instability and circumferential channel instability are discussed. The stability of the flow field is determined by the expression of the conditions for the development of the flow field.