軸流ファンへの着氷に関する実験的研究（着氷形態の影響について）

摘要

着氷は，大気中の過冷却水滴が固体表面に衝突し氷層を形成する現象で，着氷形態(1)には樹氷，粗氷，雨氷などがあるが，気温，風速，水滴直径，LWC （Liquid Water Content，雲水量：単位体積あたりの空気中に含まれる水滴量）および水滴の過冷却度などの因子が複雑に関与している．着氷による被害としては，送電鉄塔が氷の重みで曲がったり，風力タービンの発電量の低下をもたらしたり，また，氷塊のはく離·落下による事故の発生も心配されている．航空機の主翼やジェットエンジンのファンブレードへの着氷では，付着した氷による翼形状の変化によって揚力や推力が失われ墜落事故に至ることがある．近年のジェットエンジンの小型化においては，ファン直径が小さくなるために付着した氷にはたらく遠心力が小さく，氷がはく離せずに大きく成長し，流路を閉塞したり，大きく成長した氷がはく離してエンジン内部の静翼やコンプレッサに損傷を与えることにより重大事故に繋がる恐れがある．このような着氷被害をなくすためには，着氷現象の理解を深め，防氷技術を発展していくことが重要となる．着氷に関する研究は，着氷する構造物が静止ないし並進運動するものに関し，数値シミュレーションおよび実験による多くの成果が報告されているが，回転する翼などに関する研究は，数値シミュレーションの分野で目覚しい発展が見られるが，実験的研究の報告については思いのほか少なく，実際の着氷現象に関する知見が強く望まれている．本研究は，市販の軸流ファンのファンブレードへの3 種の着氷形態，樹氷，粗氷および雨氷について，着氷の様子を観察し，回転翼への着氷に関する基礎資料を得ることを目的とする．