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。

在流体运输系统中，由核心涡轮泵和水力涡轮机引起的空化可能会引起严重的浮动波动，称为空化激增。这种情况对腔体积的变化速率对压力波动和波动的变化有很大影响。因此，需要阐明和理解空化特征以实现可靠的流体运输系统。因此，在这项研究中，主要目标是系统地了解空化的空化特性，例如，占用火箭粉turbocyto -in -in -in -dussa，（1）旨在增加涡轮机的范围动态特征与设计与设计之间的关系（2）在范围内设计动态特征，以建立流体运输系统的稳定性歧视方法。根据2022年的研究，随着腔体波动的阶段随着随着机翼详细范围内发生的机翼波动的频率的增加和详细的频率的频率而波动，腔体波动的阶段将很少至90度。模拟流动的角度波动。另一方面，当没有空腔时，翼尖流中PIV的观察结果表明，机翼泄漏流量会毫不延迟地响应角度的波动。这些结果表明，机翼泄漏的涡流空化的响应受到腔体的极大影响。此外，如果发生气态不稳定的现象，则带有外围凹槽的套管的动态特征，该凹槽不会在提出的公式中发生，因为空气潮的状况以检查流动面积的稳定性。在伴随的套管的情况下得到改善。这表明气振浪涌条件公式可以定性地了解流动区域的稳定性。