小型円環翼列風洞による超高負荷軸流タービンの空力性能評価: 翼端間隙高さの影響

摘要

発電機や航空機用エンジンとして多用されるガスタービンについて、環境負荷の低減につながる省エネルギー化を目的に、その構成要素のタービン段の効率向上を図るための研究が熱力学的および空気力学的視点から進められている。空気力学的性能向上策の一つに、翼転向角の増大により翼負荷を増加させるタービン翼の高負荷化がある。高負荷化はタービン段数及び翼枚数の削減やタービン径の縮小を可能にし、その結果ガスタービンの小型·軽量化を実現する。しかしながら、高負荷化は必然的に翼間圧力勾配を強めるため、翼間流路内で発生する馬蹄形渦や流路渦、動翼先端とケーシング壁面間の間隙を通過する漏れ流れおよび漏れ渦などの二次流れの増強により、空気力学的損失が増加することが予想される。したがって、タービン段の効率を低下させることなくタービン翼の高負荷化を図るには、高負荷化に伴う二次流れの増強が効率低下に与える影響を調査する必要がある。