Muroran-IT Academic Resources Archive Title Author(s) Citation Issue Date URL 直線翼列内の流れとその流線追跡について(第1報) 奥田, 教海; 一場, 久美; 堅田, 豊室蘭工業大学研究報告.理工編 Vol.7 No.3, pp.917-922, 1972 1972-09-15 http://hdl.handle.net/10258/3564 Rights Type Journal Article See also Muroran-IT Academic Resources Archive Copyright Policy Muroran Institute of Technology 直線翼列内の流れとその流線追跡について奥田教 W j. 一場久尖ー堅田 ( 第 1動 j 立Lドヱ云乙 O n the TwoDimensional Cascade Flows and the Visualizations 圃 for their Stream Lines， Part 1 A a ，﹃ t o - C T I ・ a h d 一b a QU a O ぱ可L 一一ーい凶 hu 旧y 1a kd : 1 ・ a E } o y k Abstract The authors p r e s e n t one o ft h et h e o r e t i c a l and experimentals t u d i e sont h etwo-dimensional， s t r a i g h tl i n epro五l ecascade f i o w s and t h ev i s u a l i z a t i o n sf o rt h e i r stream l i n出伶 The t h e o r e t i c a l method t o search cascade fiow used i nt h i sr e p o r ti s aじombinatiり 11 ( ) fS h i m i z u ' s method and t h ea u t h o r s ' method As f ( ) rt h et e s t e da i r f o i lヲR.A.F.6-Es e c t i o n s 乱r eu s e c li nt h e cascade tunne. l The main r e s u l t so ft h i sr e p o r la r ea sf o l l o w s : 川 Thestream l i n e s through s t r a i g h t l i n ep r o f i l e si nc a sじadecanbec a l c u l a t e danddraV i ァn b y means ( ) ft h i st h e o r e t i c a l method h ) The method has t h e advantage o ft h ep r e c i s ev i s u a l i z a t i o no ff l o wp a t t e r n s around t h e s t r a i g hトl i n ep r o f i l e ss i n c et h e stream l i n e sa r ec a l c u l a t e d with t h e boundary c o n d i t i o n s on t h e s u r f a c e so ft h e pro五l e s : 旧t i o n son t h es u r f a c e s( ) fR .A.F.6-Ep r o f i l e s c ) Whenwe compare c a l c u l a t e d pressure d i s t r i1 i ncascadewitht h epressured i s t r i b u t i o n sont h epro五l e si nt h eexperiments，bothdataa r es i m i l a r s a t i s f a c t o r i l y . 1.緒蓄直線翼列内流れにおいてJ;足列翼の力学的特性を追求した論文は数多いが，翼列を通過す J学的特性をる流体の流線について論究したものは余り見受けーられない。そこで、翼列内流れの ) 特異点法による清水の方法 1) で算出し，またそれを法にして翼列内流れの流線を筆者の方法 2) で誘導算出したので，それらの結果について、被告する。なお計算結果のー古1 5 t主翼列実験装置 l 次の節参照)から何られた結果;と比較している。 2 . 実験装置と実験方法本実験に使用した装置の概略を凶 1に示す o 11\~ 洞は最大l次出口白i 積 600X200 m mの低;也翼列風洞で最大 40m/secを与えることができる。，~ヒ潟道開発 )'f ( 2 8 7 ) 918 奥田教海・一場久美・堅田豊、 ι FO ) ①翼列円板 @翼列 ③可動上塁産 ③可動下登 ⑤可動上方向板 @可動下方向板 ⑦ヒンジ ③ 方f 古]板静庄孔。可動段駆動装置 ⑪方向根駆動装置図2 図-1 翼列実験装 i 宵概略翼列内流れの流入角は①なる円板に翼型試片②~所定の角度に 11'X.付けたまま円板全体を回転することにより変えられる。導入部の上下壁③および④は最適の流入条件が得られるように上下および前後に移動できる。上および下の方向板@と⑥はヒンジ⑦により方向板についてい 2 る静圧孔⑧の静圧を調整することにより無限翼列に近ず、かせることができる。供試翼型は区1 に示す圧縮機用のR. A.F.6幽E 翼型で弦長 100mm ，縦横比 2 ，翼枚数 5~11 枚である。実験に必要な流れの二次元性は，実験誤差内で充分であることを次の事項について確かめてある。すなわちと下壁の影響による翼の枚数，側壁の影響による軸流速度比，方向 1 授の影響による翼列後方無限速度方向および速度分布についてである。 1}誌の静日子しを設けゲッチンゲン型マノメーター翼表面圧力分布は翼列中央の測定翼に 2 により測定した。翼列内の実測流線測定に必要な速度の方向の測定は翼耐に垂直に取付けた薄板の表面に 0.30の銅線を垂直に植え込み鋼線の先に 0 . 1q 5の絹糸をつけ絹糸の方向を写真撮影して求めた。守山J 白 → ヂV 3 . 翼亨IJ翼の力学的特性曲 3 -1 . 翼型寸法の表示翼型寸法の表示は，ある調和分析の方法 3) による〉ョフーリェ級数によった。この方法は級数項を多くとればとる程精度がよくなる方法である。 3 2 . 翼列翼の力学的特性 X 翼列翼は同一3に示すように翼そり線に沿って分イ J lしたうらびに吹出しによって置き換えられるものとする。このようなうずならびに吹出しによって翼 ( 2 8 8 ) 国-3 直線翼列内の流れとその流線追跡について 919 ( 第 l報) 子Ijの翼そり線上の任意の点幻に誘導される速度 ω ( Z i )はつぎのように表わされる。 ω同 F(z)= uート会 ~lq 附が(怜凶州 z勺j ーが河川一山 Zi 7:~L) r(Zj)，q( Z j )・梨そり線上の任 J B ;の点ここに (1) ， 3:翼取付角， Z jに分 1 1 iしたうずならひに吹出し分布，である。 l : 翼弦長 t : ピッチ， 1 )のうす、および l 火出し分イl iは，式( (2) それぞれを直接未知数として割合い簡単なプログラム t機をItJ~、て求めることができる清水の方法 1) で算出した。このうずおよび吹出し分で電子計 l イ 1から巣列翼の力学的特性を計算することができる。その計算例として流入速度に関する翼面ハ:力分イ1の計算結果と実験結果とを比較したものを 1 ; ' S l4に示す。 r : : t の 0正 J Iが実験 f@，実線が凶l 5に理論干渉係数を示す。理論値である。また凶 - ャ ιι TJlrL トー舵 FJ ﹂ハ oJ=h5 1 ，6 1 . 4 ど . 12 舎内 ' . U 3 : ) . 8 一円 5 6 1 .0 0 . 4 日2 一 1 .5 0 口2 5 0つ5 t . 1 0 0，5 t -"I.2，8"60'，ctω=0〉・ C 。 υ 04 ， J. 8 . 12 士 . 1E Cu 図 5 図 4 4 . 翼列内流れの流線 4 -1 . 翼列内流れの速度の方向翼列内の f l f 誌の格子点 z( ニ Xトーi y )における速度の方向。は式 ( 1 )の勾を zとおくことによりつぎのように表わされる。 n( U 田 (3) +u ノここに U， ∞ 17，∞:翼列内流れの流入速皮のベクトノレ、|λ 均速度再アω の 1・ )J~ 分、 y 1 ，)足分である。その計算例を悶6に示す。 ( 2 8 9 ) 920 奥田教海・一場久美・堅田豊一一--ーー一ーー一一一一← 一← 一ー一← 一← 一一一一--一一一ー一ー一ー一 ←一 ←一一一一一一一一一一一一一一一一ー一一一一一 ← ーーーー一一一一一一一一一一一一一一一ー一一一ー一一← →← 一← 一ー一ー一一一一一一一一一ーーーーー一ーーー一ー一ー一← 一一一一一一ー一一一一一一一一一一一一一一一一一一一 . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . / / / _ ーーーーー > . c _ 一一一一一ーー一 ----〆///'，〆/......._------ //~////~-//...-/////_---~ //_〆.....-〆//.-...-/，...〆///////_.....--/~/////......./////////.-.-_~ _ " / / / /. . . 〆/.-~_////////.-_~ /.，..."./......//'. . . 〆----_〆/////////_.""'"二- --バ〆//・-//"..，..・ . . . . . . . ， . . . . . . / / . . . . . . / / / ， . . . ， . . .......y// 図 6 受型図7 a 図一一7-b ~ 図-8 図-9 ( 2 9 0 ) 直線翼列内の流れとその流線追跡について ( 第 1報) 9 2 1 42. 翼列内流れの流線流線の誘導算出方法 2)は， I 玄1 7 aのように縦線上の任意の点 P を通る流線が次の縦線と交わる点 R2 を求めることに着目する方法である。それは J r I i 線 PR2 を円弧によって近似し，流線を全体として曲率半径の呉なる円弧の連続した曲線とみなす。点 R2 を求めるには，i P，R2 を通る円弧を描き P，R2 における円弧の接線が縦方向に隣接する絡子点の流れの方向より求められる P，R2 点の流れの方向を示す線と一致するようにする」という方法による。図7 bに翼型表面境界条件を与えた場合を示す。図8に背面流れと腹商流れの境界流線を破線で示す。翼列ではその境界流線は悶 9のように描かれる。ここで隣接する翼の境界流線聞の流れはすべての翼間で同一で歩の隣接する境界流線開の流線を求めることにより翼列のまわりの流線を描〈こだめ， 1組，メできる。図1 0，図1 1に計算例を示す。図中実線は理論流線，特に図 1 0の破線は実験より得た実測流線である。一一図-1 0 5 図-1 1 翼列翼の力学的特性と流線を算出するプログラムのためのフローチャート次にそのフローチャートを示す(次頁)。 ( 2 9 1 ) 奥問教海・一場久美 . f l g岡 922 fp 布、チ口フ 1 1 案型をフ県リヱ級数で表ずならびに吹出し分布を求め、それを基にして翼手Ij翼の力学的特性を算出する 6 . 結言この報告はつぎのようにまとめることができる。 1 ) 翼列内流れの流線を本報告の方法で精度よく誘導算出することができる。 2 ) 翼型表面の境界条件を与えて流線を算出するので，翼型近傍の流線をより精度よく求めることヵ:で、きる。 3 ) 清水の方法 1) で R.A.F.6-E翼型からなる直結l i 翼列内流れの力学的特性を計算し，実験値と比較したとこん，かなりよく近似していることがわかった。終に当時実験遂行に協力頂いた流体工学実験室の海鉾武司，魚住栄治，高橋敏 W J，久保田浩文の諸氏ならびに当時学生の梶原修三，元木保男，荒井優二， [ 1 1木正秀の諸君に深甚なる謝意を表する。また計算実施に当り尽力下さった室蘭工業大学電子計算機室および北大大型計算機センタ ( 昭4 7 .5 . 20受理) ーの各{ずに心から感謝の芯;を表する。文献日本機械学会論文集， 37，297(1971，5 ，¥ 9 8 : 3W 室蘭工業大学研究報告(理工編入 6，2，(1968)，429頁. 3 ) 支部. 実用フーリェ級数 L 菜採北出版)， ( 1 9 6 9 )，2 8 1頁. 1 ) 清; J ¥・岩崎 2 i 奥出・ ( 2 9 2 )