羽根付きディフューザを有する遷音速遠心圧縮機における翼列干渉に伴う非定常流動の数値解析

摘要

遠心圧縮機は，小型で高い圧力比が得られるだけでなく，ロバスト性を有する．したがって，その用途は広く，小型ガスタービンに限らず，ターボ過給機や冷凍機，プロセス用圧縮機として利用される．用途に応じて要求される圧縮機の性能は多少異なるが，一般には高圧力比および高効率が求められる．遠心圧縮機では，インペラとディフューザの干渉の影響により，本質的に非定常な流れ場が形成されるが，流れ場の非定常性は圧縮機の空力性能に大きな影響を及ぼすことがある．一般に，低負荷の圧縮機では流れの非定常性は小さいが，高負荷圧縮機では非定常性が強まる結果，空力性能に大きな影響を及ぼす.したがって，翼列干渉に伴う非定常効果に間して，多くの実験的·数値的研究が行われてきている．また，定常流れの方程式では非定常効果はdeterministic応力で表現され，これについて調査した研究もある．本研究では，羽根付きディフューザを有する遷音速遠心圧縮機を解析対象とし，1ピッチ定常RANS解析および全周非定常RANS解析を実施した．翼列干渉に伴う非定常効果が流れ場および空力性能に及ぼす影響を比較調査するとともに，圧縮機内で発生する非定常流動のメカニズムを詳細に解析した．