Suppression of Total Pressure Loss in Vanes for Supersonic Swirl Flow Generation

超音速旋流产生叶片总压损的抑制

• 批准号: 09650179
• 负责人: YOSHIKAWA Kunio
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09650179/
• 关键词: Supersonic Folw; Swirling Flow; Nozzle; Swirl Vanes; Total Pressure Loss; Characteristics

To improve the performance of disk MHD generators, it is suggested to install inlet swirl vanes to introduce azimuthal velocity component in the supersonic inert working gas flow at the inlet of the generator channel. But, currently used swirl vanes employing symmetric nozzles has a problem that flow field non-uniformity in azimuthal direction grows due to incompleteness of the nozzle design.This research first analyses the flow field around the swirl vanes and the mechanism of the fluid dynamical loss, then proposes a new asymmetric supersonic nozzle design for swirl vanes aiming at achieving the azimuthal uniformity swirling velocity field with low pressure loss. The performance of these newly designed swirl vanes using asymmetric nozzles is confirmed by wind-tunnel experiments.Technical validity of these design methods from the viewpoint of flow field uniformity is evaluated by numerical simulation of two-dimensional turbulent flow. Finally, design optimization of the nozzles is discussed for introduction to disk MHD generators.

为了提高盘式磁流体发生器的性能，建议在发生器通道入口处安装入口旋流叶片，在超音速惰性工作气流中引入方位角速度分量。但是，目前使用的采用对称喷嘴的旋流叶片由于喷嘴设计的不完善，存在方位角方向流场不均匀性增大的问题。本研究首先分析了旋流叶片周围的流场和流体动力损失的机理，然后提出了一种新的旋流叶片非对称超音速喷嘴设计，旨在实现旋流速度的方位均匀性。 低压损失场。这些新设计的使用非对称喷嘴的旋流叶片的性能通过风洞实验得到了证实。通过二维湍流的数值模拟从流场均匀性的角度评估了这些设计方法的技术有效性。最后，讨论了喷嘴的设计优化，以介绍盘式 MHD 发生器。

项目成果

K.Tsukuda, K.Yoshikawa: "Generation of Supersonic Swirling Flow Using Asymmetric Nozzles(3^<nd> Report, Flow Field Evaluation by Numerical Analysis)" Transactions of The Japan Society of Mechanical Engineers B. 65-631(under printing). (1999)

K.Tsukuda、K.Yoshikawa：“使用非对称喷嘴生成超音速旋流（第 3^<nd> 报告，通过数值分析进行流场评估）” 日本机械工程学会会刊 B. 65-631（印刷中）

佃浩一、吉川邦夫: "「非対称ノズルを用いた超音速旋回流の生成(第3報、数値解析による流れ場の評価)" 日本機械学会論文集(B編). 65巻631号(掲載予定). (1999)

Koichi Tsukuda、Kunio Yoshikawa：“使用非对称喷嘴生成超音速旋转流（第 3 次报告，通过数值分析评估流场）”日本机械工程学会学报（B 版）第 65 卷，第 631 期。待出版））（1999）。

寺本嘉則, 佃浩一, 吉川邦夫: "非対称ノズルを用いた超音速旋回流の生成(第2報、全圧損失の抑制)" 日本機械学会論文集(B編). 63巻615号. 3603-3608 (1997)

Yoshinori Teramoto、Koichi Tsukuda、Kunio Yoshikawa：“使用非对称喷嘴产生超音速旋流（第二次报告，抑制总压力损失）”日本机械工程师学会学报（B 版）第 615 卷。 3603-3608（1997）

佃浩一、 吉川邦夫: "非対称ノズルを用いた超音速旋回流の生成(第3報、数値解析による流れ場の評価)" 日本機械学会論文集(B編). 65印刷中. (1999)

Koichi Tsukuda、Kunio Yoshikawa：“使用非对称喷嘴产生超音速旋流（第 3 次报告，通过数值分析评估流场）”日本机械工程师学会论文集（B 版）（1999 年）。

寺本嘉則、佃浩一、吉川邦夫: "非対称ノズルを用いた超音速旋回流の生成(第2報、全圧損失の抑制)" 日本機械学会論文集(B編). 63巻615号. 3603-3608 (1997)

寺本义德、佃浩一、吉川邦男：“使用非对称喷嘴产生超音速旋流（第 2 次报告，抑制总压力损失）”日本机械工程学会会刊（B 版）第 63 卷第 615 期。 3603-3608（1997）