内部流班

航空機の原動機であるジェットエンジンの圧縮機には一般に、軸流圧縮機が用いられています。今日ジェットエンジンは燃料消費率の向上が求められている中、圧縮機にも効率の向上などが求められます。圧縮機は扇風機のように羽根が環状に並んでおり、高速回転をすることにより空気を圧縮しますが、環状のままだと遠心力やコリオリ力の影響などの影響が加わってしまい、純粋な翼列の現象を捉えるには非常に複雑な現象となってしまいます。そのため本研究室では環状の羽根を直線に配置した「直線翼列」を用いることでこれらの影響を排除した現象を研究しています。また、実験とコンピュータ解析を用い、お互いの長所を生かしながら研究に取り組んでいます。

直線翼列風洞による実験風景

軸流圧縮機は環状に並んだ翼列と、これを囲う外側からできており、この外壁の内側に溝を掘ることで安全性が高まることが知られていますが、同時に外壁と翼列の隙間を漏れる流れを増やしてしまい効率を下げることも知られています。そこで外壁はなく翼端に溝を加工することで効率の低下を最小限に抑えたうえで安全性を上げる研究をしています。

最適な翼形状を探すうえでコンピュータによるシミュレーションは、翼模型の製作に掛かるお金と時間を削減できるため、様々な形状について検討できるという優位性がある一方で、計算誤差や近似による影響を含んでいます。そこで本研究では圧縮機の環状翼列を直線状に模した直線翼列と、壁面との相対運動を満足するための可動壁を用いることで圧縮機内の環境を再現した直線翼列風洞を用いて、シミュレーションで失速特性の改善効果が見られた形状の翼模型を作成し、翼周りの流れを計測し、計算結果と比較することで、翼の評価を行っています。

レーザードップラー流速計を用いた計測の様子