b)圧縮機吸込ケーシング試験
1)目的
ガスタービンエンジンの吸込ケーシングは、圧縮機入口の状態を支配している。 不適切な形状の場合、圧力損失の増加によるエンジン性能の低下や、圧縮機翼列に対する励振力の発生源となるなど問題を引き起こす。このため吸気ケーシング入口から軸流圧縮機入口翼列部までの流れの最適化(ケーシング部の圧力損失の低減、軸流圧縮機入口流れの均一化等)を図るため、吸込みケーシングのCFD (数値流体力学)解析による形状の検討、試験装置の詳細設計及び製作を行った。
2)研究内容
2.1)CFD解析を用いた吸込ケーシング形状の検討
吸込みケーシングについてCFD解析を行った。結果を図2.1.1-3に示す。初期形状(a)では、ケーシング下部に一部剥離領域が認められたため、ケーシング形状の改良を行った。これにより(b)に示すように流れの分布を均一化することができた。吸込みケーシング各部の流路形状についても同様の改良を行い、適正な空力性能を有する吸込みケーシング形状を得た。
2.2)確認試験用モデルおよび試験装置の設計・製作
2.1)項において得られた吸込みケーシング形状の空力性能を、試験により確認するため、既存の空気源設備を用いた確認試験用モデルおよび試験装置の設計・製作を実施した。既存空気源容量を考慮してケーシングは縮尺比約0.8のモデルを採用した。
図2.1.1-4に試験装置の全体組立図を、図2.1.1- 5に製作した軸流V型圧縮機供試体用吸込みケーシングを示す。この試験装置により流路壁面の静圧分布測定、ピトー管トラバースによる内部流れの計測等により詳細な空力性能を把握できる。
また、2.1.1章にて述べた軸流V型圧縮機供試体用の吸込みケーシングについても、これらCFD解析結果をもとに形状を改良したケーシングを使用する。
3)まとめ
圧縮機吸込ケーシングにおける圧力損失の低減、軸流圧縮機入口流れの均一化を目的として、CFDを用いた吸込ケーシング形状の検討を行い、最適な形状を選定した。また、解析結果を検証するため確認試験用モデルおよび試験装置の設計・製作を行った。今後、H10年度に作成した吸込みケーシングモデルによる要素試験により性能を評価し、必要により形状を修正する予定である。
