子午面粘性流れ解析に基づく逆解法を用いた遠心圧縮機の子午面形状および翼負荷分布の多目的最適化

摘要

近年，自動車用エンジンの小型化の影響から車両用ターボチャージャの高性能化の要求が高まっている.遠心圧縮機は搭載される車両用ターボチャージャの性能に大きく寄与するため，高性能化の要求は遠心圧縮機の設計問題へと帰着する.遠心圧縮機の設計問題は，様々な空力設計手法を用いて取り組まれているとともに，最適化手法を組み合わせた最適空力設計により迅速かつ容易に高性能化を実現することが期待される.過去の研究において著者らは，遠心圧縮機羽根車の翼負荷分布に対し最適空力設計手法を適用し，高性能化に成功した[1].しかし，前述の研究は既存の遠心圧縮機の子午面形状に対する翼負荷分布の最適化を実施したものであり，子午面形状と翼負荷分布を同時に最適化することによる高性能化の余地を残している.そこで本研究では遠心圧縮機の高性能化を目的とし，子午面形状と翼負荷分布を同時に最適化する最適空力設計手法を構築し，スプリッタ付き遷音速遠心圧縮機に対して同手法を適用した.また，得られた最適化結果の代表的な解に対して1ピッチの三次元定常RANS解析を実施し空力性能および流れ場の評価を行った.